人胎盘与骨髓源性间充质干细胞体外培养及生物学特性对比

背景:组织工程修复大块组织缺损需要高浓度、大量的细胞接种,骨髓间充质干细胞是种子细胞的主要来源,但存在数量上的局限性及长期传代后细胞功能老化的问题.目的:体外分离培养、扩增人胎盘源性间充质干细胞与人骨髓间充质干细胞,并对其生物学性状进行比较.设计、时间及地点:细胞学体外对照观察,于2008-09/2009-02在东直门医院实验室完成.材料:胎盘由解放军空军总医院妇产科提供,骨髓来源于健康成人献髓者.方法:采用密度梯度离心法从胎盘中分离、纯化和传代培养人胎盘源性间充质干细胞;骨髓肝素抗凝后,采用密度梯度离心法分离、纯化和传代培养入骨髓基质干细胞.主要观察指标:用倒置相差显微镜观察两种细胞形态及细胞生长情况,流式细胞仪分析检测第5代细胞表面标志的表达,Von Kossa染色及油红O染色检测分化能力.结果:镜下两种细胞均为贴壁生长,形态为均一成纤维细胞样,传5代后细胞的增殖能力随传代次数的增加而有所下降,体外培养10代后细胞生长速度减慢,但人胎盘源性间充质干细胞扩增倍数较人骨髓基质干细胞平均高出两三个数量级.两种细胞具有均一的细胞衷型,均表达CD29,CD44,CD166,不表达CD34,CD45,HLA-DR.两种细胞都具有成骨、成脂分化潜能,但人胎盘源性间充质干细胞分化潜能更强.结论:人胎盘源性间充质干细胞与人骨髓基质干细胞具有相似的生物学特性,且前者具有更强的增殖能力.     

人胎盘间充质干细胞体外向胆碱能样神经元的分化

背景:胎盘中含有与骨髓中类似的间充质干细胞,也可能具有多向分化能力.目的:探讨人胎盘间充质干细胞体外能否定向诱导分化为胆碱能样神经元.方法:采用酶消化法分离培养人胎盘间充质干细胞,传至第4代,先用胎牛血清+碱性成纤维细胞生长因子诱导培养2 d,然后分为3组:方案Ⅰ加入含碱性成纤维细胞生长因子、2-巯基乙醇、维甲酸、神经生长因子的DMEM/F12继续诱导19 d;方案Ⅱ在其基础上,诱导液中另加入表皮生长因子、Heparin;阴性对照组仅加入含胎牛血清的DMEM/F12培养液,不添加任何诱导剂.结果与结论:胎盘组织消化后获得的贴壁细胞,经2周培养后逐渐形成扁平单层细胞,呈平行排列或漩涡样成簇生长,为梭形,传至第3代细胞形态较均一.第4代人胎盘间充质干细胞强表达CD44,CD29,不表达CD34,CD45,CD106及HLA-DR.人胎盘间充质干细胞经方案Ⅰ和方案Ⅱ诱导2周后,均可检测到nestin、chat mRNA的表达,且chat,Ache,nestin阳性率显著高于阴性对照组细胞(P < 0.05).与阴性对照组比较,经两种方案诱导的人胎盘间充质干细胞培养上清液中乙酰胆碱浓度均明显升高(P < 0.05),且方案Ⅰ诱导组升高幅度明显大于方案Ⅱ诱导组(P < 0.05).提示联合多种生长因子分阶段进行诱导,人胎盘间充质干细胞可在体外分化为具有合成及释放降解乙酰胆碱能力的胆碱能样神经元细胞.     

C57小鼠脂肪及骨髓间充质干细胞生物学特性的比较

背景：研究发现,脂肪源干细胞具有和骨髓间充质干细胞一样的贴壁和形成成纤维样克隆特性,并具有向骨、脂肪、软骨等多系分化的能力。 目的：比较C57小鼠脂肪源间充质干细胞和骨髓间充质干细胞的生物学特点。 方法：在无菌的条件下分别从C57小鼠的脂肪和骨髓中获取脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞。体外分离、培养并将脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞传至第3代,进行细胞形态、表面标记、生长动力学分化潜能测定和Notch信号相关基因的检测。 结果与结论：脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞形态学相似,第3代的脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞均表达CD29、CD105、Sca-1,不表达CD34、CD133,但骨髓间充质干细胞还表达CD45;生长曲线和细胞克隆分析显示脂肪间充质干细胞的增殖速度明显比骨髓间充质干细胞快;脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞均可向成骨、成脂、成软骨诱导分化,脂肪间充质干细胞更易向成骨诱导;Notch 相关基因检测显示脂肪源干细胞的 Jagged-1表达水平明显比骨髓间充质干细胞低,而 Hes-1的表达水平脂肪源干细胞明显高于骨髓间充质干细胞的表达水平。提示脂肪间充质干细胞比骨髓间充质干细胞扩增能力更强,更易向成骨分化,可能与Hes-1表达水平有关。     

大鼠脐带源间充质干细胞的分离及生物学性状

背景:关于大鼠骨髓来源的间充质干细胞用于移植免疫耐受及进行组织修复的研究很多,但尚无脐带来源间充质干细胞的相关研究.目的:建立从大鼠脐带分离间充质干细胞的方法,并观察其生物学性状.方法:大鼠脐带经酶消化和组织块培养两种方法进行分离培养,于DMEM-LG培养基中培养,倒置显微镜观察细胞形态,细胞计数绘制生长曲线,流式细胞仪测定细胞周期及细胞表型,免疫组织化学染色检测其体外诱导成脂肪和成骨分化的能力.结果与结论:两种方法均能成功地从大鼠脐带中获得大量的间充质干细胞:原代培养显示,胶原酶消化法比组织块培养法的效率更高,大约10 d就可以进行传代,而组织块培养法要14 d才能传代:传代扩增两者之间没有差别.免疫表型分析显示,大鼠脐带源细胞表达黏附分子和基质细胞标记CD90、CD106,不表达造血细胞标记CD34、CD45.体外诱导实验证实,大鼠脐带间充质干细胞具有成脂肪和成骨分化的能力.     

体外分离培养人源性脂肪间充质干细胞及其鉴定

目的 体外分离培养人皮下脂肪来源的细胞群,依据国际标准规定通过形态观察、免疫表型检测及多种分化潜能的鉴定证实体外获得的细胞群为脂肪来源的间充质干细胞.方法 采用0.1％胶原酶Ⅰ及0.25％胰酶双消化法进行细胞的体外分离,LG-DMEM培养基加入体积分数为10％胎牛血清,于37℃、5％ CO2的饱和湿度条件下培养,待细胞生长至70％ ～ 80％融合时消化传代扩增.通过倒置显微镜观察细胞形态;流式细胞仪检测细胞免疫表型表达;取第3代细胞,于培养基中分别加入成骨及成脂诱导剂进行定向诱导分化,并对诱导后的细胞染色鉴定.结果 分离培养的细胞群呈长梭状,漩涡样贴壁生长;流式细胞仪检测P2代细胞,其中CD73,CD105,C90,CD44,CD29及CD49d呈阳性表达,而CD14,CD34,CD45,HLA-DR及CD106呈阴性表达;成骨诱导3周后,茜素红染色、VON-KOSSA染色及细胞碱性磷酸酶染色都呈阳性;成脂诱导2周后,细胞内有小脂滴出现,油红O染色呈阳性.结论 胶原酶胰酶双消化法从脂肪组织中分离获得的细胞可贴壁生长;流式细胞仪检测证实细胞表达与间充质干细胞相符的免疫表型;定向诱导后具有成骨及成脂分化能力;符合间充质干细胞的特性.     

脂肪与骨髓来源间充质干细胞生物学特性的比较

背景:近几年来脂肪来源的间充质干细胞因其取材容易也被广泛研究。目的:比较脂肪来源和骨髓来源间充质干细胞的生物学特性。方法:分离及体外培养人骨髓源间充质干细胞和脂肪源间充质干细胞,比较它们的表型、细胞倍增时间及分泌因子水平等。结果与结论:脂肪来源和骨髓来源的间充质干细胞在细胞表型上类似,只有CD106的表达有差异。脂肪来源间充质干细胞增殖速率比骨髓来源的间充质干细胞快。在相同体积的脂肪组织中能够得到的干细胞前体细胞的数量是骨髓的10倍以上。提示脂肪来源和骨髓来源的间充质干细胞具有相同功能,但脂肪组织是一个更有应用前景的干细胞来源。     

豚鼠骨髓间充质干细胞的分离培养及成骨诱导

背景:利用骨髓间充质干细胞的取材灵活性及快捷性,对已掌握的培养技术及成骨诱导进一步探索性研究。目的:通过建立豚鼠骨髓间充质干细胞的体外分离培养法,探讨豚鼠骨髓间充质干细胞表型特征以及多项分化潜能。方法:利用贴壁培养法分离纯化豚鼠骨髓间充质干细胞,传代扩增,流式细胞分析检测细胞表面分子CD29、CD44、CD45的表达。分别采用成骨诱导培养液和成脂诱导培养液定向诱导骨髓间充质干细胞向脂肪细胞、成骨细胞分化。结果与结论:原代分离的骨髓间充质干细胞在接种后96h贴壁,细胞形态为椭圆形,多角形及短梭形,8d时细胞呈长梭形并达到90%单层融合。经传代扩增,细胞进一步纯化,细胞形态为均一的长梭形并呈漩涡状排列,而且生长速率加快。流式细胞检测CD29、CD44阳性率分别为95.7%和65.7%。不同诱导剂定向诱导后,经油红O、茜素红S、碱性磷酸酶染色、免疫组织化学Ι型胶原酶鉴定,P3代骨髓间充质干细胞分别向脂肪细胞及成骨细胞分化。结果表明,通过贴壁筛选方法,体外分离培养的豚鼠骨髓间充质干细胞具有很强的增殖能力,并保持稳定的表型特征及多向分化潜能。     

全骨髓贴壁法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞及其诱导分化

背景:骨髓中的间充质干细胞含量极少,每1×104～1×105个单核细胞中约有1个骨髓间充质干细胞,需要在体外分离、纯化、扩增后才能满足体内移植要求.目的:观察体外分离培养的骨髓间充质干细胞生物学特性及多向分化潜能.设计、时间及地点;细胞学体外观察,于2007-10/2008-12在福建医科大学附属协和医院泌尿外科研究室完成.材料:清洁级雄性近交系SD大鼠30只,由上海斯莱克实验动物有限公司提供.方法:通过全骨髓贴壁法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,待细胞融合至80%～90%胰蛋白酶消化传代.取传至第3代细胞,分别向成骨、成脂方向诱导分化.主要观察指标:倒置相差显微镜下观察细胞形态,流式细胞仪检测其表面标记,茜素红染色检测其成骨能力,油红O染色检测其成脂能力.结果:原代及传代的骨髓间充质干细胞均呈长梭形成纤维细胞样,连续传代10代以上,细胞始终保持旺盛的生长及扩增能力.第3代骨髓间充质干细胞CD90,CD44,CDl06均呈阳性表达,而CD34,CD45,CD11b呈阴性.成骨诱导21 d后,可见大量橘红色矿化结节形成.成脂诱导2周后,可见细胞的胞浆内出现大量红染脂滴. 结论:全骨髓贴壁培养法可大量分离纯化、扩增骨髓间充质干细胞,所获细胞具有间充质干细胞的一般生物学特性,经诱导培养后具有多向分化潜能.     

脂肪与骨髓来源间充质干细胞生物学特性的比较

背景：近几年来脂肪来源的间充质干细胞因其取材容易也被广泛研究。目的：比较脂肪来源和骨髓来源间充质干细胞的生物学特性。方法：分离及体外培养人骨髓源间充质干细胞和脂肪源间充质干细胞,比较它们的表型、细胞倍增时间及分泌因子水平等。结果与结论：脂肪来源和骨髓来源的间充质干细胞在细胞表型上类似,只有CD106的表达有差异。脂肪来源间充质干细胞增殖速率比骨髓来源的间充质干细胞快。在相同体积的脂肪组织中能够得到的干细胞前体细胞的数量是骨髓的10倍以上。提示脂肪来源和骨髓来源的间充质干细胞具有相同功能,但脂肪组织是一个更有应用前景的干细胞来源。     

小鼠骨髓来源Flk-1~+间充质干细胞分离制备与生物学特点

背景:骨髓间充质干细胞具有广泛的应用前途,其三系分化的能力和免疫诱导特性使其具有再生医学的应用前景。目的:从小鼠骨髓中研究分离制备Flk-1+间充质干细胞的新方法,检测了这类细胞的生物特性。方法:以小鼠骨髓为研究对象,分离单个核细胞,体外培养并扩增原始间充质干细胞,检测它们的细胞周期、表型和多系分化的能力。结果与结论:小鼠来源的骨髓来源的原始间充质干细胞呈成纤维样生长,大部分细胞处于G0/G1期,并且高表达Flk1,CD13,CD29,CD44,小鼠骨髓来源Flk-1+间充质干细胞在光镜下均呈成纤维样或多角型贴壁生长,在体外相应的诱导液环境中均可以向三系分化。提示小鼠骨髓来源Flk-1+间充质干细胞具有多向分化潜能。     

人骨髓间充质干细胞的优化培养

目的:骨髓间充质干细胞(mesenchymalstemcellsMSCs)培养大多集中在动物,探讨人MSCs的优化培养方法,为组织工程临床应用奠定基础。方法:手术切取患者骨松质3mm×3mm×3mm,在含血清培养基内用剪刀将其剪为1mm×1mm×1mm大小,然后用注射器冲洗;抽取患者骨髓5mL。分别用贴壁法和密度梯度离心法原代培养。比较不同培养方法MSCs的生长情况。对各组传代细胞用化学药物进行成骨诱导培养,并检测成骨细胞表型。结果:手术切取患者骨松质和抽取患者骨髓均能培养出骨髓间充质干细胞,切取骨松质获取的细胞数量大,5m骨髓培养细胞数平均可达L2.43×108,3mm×3mm×3mm骨松质可以获取MSCs的平均细胞数可达9.57×108;全骨髓法细胞贴壁时间早两三天,密度梯度离心法细胞均一性好,利于纯化。结论:临床组织工程中可以根据情况和需要采用不同方法获取MSCs。     

辐射诱导人骨髓间充质干细胞自噬反应的研究

目的 观察辐射条件下人骨髓间充质干细胞(hBMMSC)的自噬反应。方法 应用Annexin- Ⅴ/PI双标法检测0、2、4、8、10Gy X线照射后4 h hBMMSC凋亡率和坏死率的变化;通过透射电子显微镜观察0、8、10Gy X线照射后4h的hBMMSC自噬形态学变化,以经典的自噬诱导剂雷帕霉素处理组作为阳性对照,并应用RT-PCR技术检测自噬相关基因Beclin1和微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,MAPLC3,简称为LC3)mRNA表达。结果 在低于8 Gy的剂量范围内,hBMMSC的凋亡率随照射剂量的增加而降低,坏死率和死亡(凋亡+坏死)率随照射剂量的增加而升高,但升高幅度较小。当剂量增至10 Gy时,凋亡率升至最高,而坏死率和死亡率的升高幅度增大。并且整体凋亡率变化比坏死率明显。透射电镜观察显示正常对照组中偶见自噬泡(自噬体和自噬溶酶体合称为自噬泡)出现,而照射组及阳性对照组中均可见明显自噬泡聚集,8 Gy照射组的自噬泡阳性细胞比例为(71.67 +7.64)％,高于10 Gy照射组的(56.67±7.64)％。RT-PCR检测结果显示正常对照组中Beclin1 mRNA和LC3 mRNA表达水平均很低,而照射组及阳性对照组中两个基因的表达明显升高,且8 Gy照射组(0.518±0.005、0.408±0.006)表达水平高于10 G照射组(0.441±0.002、0.360±0.019)％。结论 辐射应激可以诱导hBMMSC的自噬反应,在一定照射剂量范围内,自噬可能对hBMMSC有放射保护作用。     

人胎盘绒毛膜来源间充质干细胞的生物学特性

背景:骨髓是间充质干细胞的主要来源,但骨髓中间充质干细胞数量和质量会随着年龄的增长而逐渐降低.因此,寻找一种新的干细胞来源具有重要意义.目的:分离研究了一种新的间充质干细胞来源--人绒毛膜来源间充质干细胞,并研究其生物学特性.方法:将胎盘冲洗干净后,分离出脐带和羊膜组织,将剩余的胎盘组织进行原代和传代培养.通过短串联重复序列分析检测细胞是否来源于绒毛膜,用MTT法检测细胞生长方式,流式细胞仪分析细胞表型及干细胞标记,使用不同的诱导分化培养基检测其多向分化的能力.将该细胞与植物血凝素刺激的外周血单个核细胞共培养,用酶联免疫吸附试验检测上清γ-干扰素的水平.结果与结论:短串联重复序列分析证明所得到的细胞来源于绒毛膜,这种绒毛膜来源的细胞生长呈典型的成纤维细胞形态.细胞表达常见的间充质干细胞表面标记CD90、CD73、CD105、CD44,不表达CD45,CD11b和CD34.同时,细胞也表达Nestin和Sox-2.在不同的条件培养基培养状态下,细胞可向成骨、成脂方向分化.这些结果证明所得到的细胞为人绒毛膜间充质干细胞.这些绒毛膜间充质干细胞能抑制植物血凝素刺激的人外周血单个核细胞分泌γ-干扰素.可见绒毛膜来源的间充质干细胞具有和传统的骨髓来源间充质干细胞具有相似的生物学特性.     

骨髓干细胞体外培养诱导为心肌样细胞的研究

目的:探讨应用5-氮胞苷(5-aza)诱导体外培养人骨髓干细胞向心肌细胞分化的作用.方法:采用正常志愿者髂后上棘为穿刺点获得骨髓干细胞,体外培养传3代后应用5×10-6 mmol/L 5-aza(Sigma公司)诱导20 h后继续原条件培养,相差显微镜下观察细胞形态并照相记录.诱导后细胞行a-action Trophonin T免疫组化染色.行透射电镜观察,进一步行RT-PCR分析诱导后细胞表达a-cardiac action,Cardiac tropponin T等mRNA.结果:诱导组人a-action Trophonin T免疫组化染色阳性,电镜下观察到细胞与细胞间见类心肌闰盘样结构,见线粒体空泡及微丝样结构,PCR结果发现有a-cardiac action、Cardiac tropponin T mRNA的高表达.结论:初步证实人骨髓干细胞在体外被5-aza诱导时,能够向心肌细胞分化.     

人胎盘绒毛膜来源间充质干细胞的生物学特性

背景：骨髓是间充质干细胞的主要来源,但骨髓中间充质干细胞数量和质量会随着年龄的增长而逐渐降低。因此,寻找一种新的干细胞来源具有重要意义。目的：分离研究了一种新的间充质干细胞来源——人绒毛膜来源间充质干细胞,并研究其生物学特性。方法：将胎盘冲洗干净后,分离出脐带和羊膜组织,将剩余的胎盘组织进行原代和传代培养。通过短串联重复序列分析检测细胞是否来源于绒毛膜,用MTT法检测细胞生长方式,流式细胞仪分析细胞表型及干细胞标记,使用不同的诱导分化培养基检测其多向分化的能力。将该细胞与植物血凝素刺激的外周血单个核细胞共培养,用酶联免疫吸附试验检测上清γ-干扰素的水平。结果与结论：短串联重复序列分析证明所得到的细胞来源于绒毛膜,这种绒毛膜来源的细胞生长呈典型的成纤维细胞形态。细胞表达常见的间充质干细胞表面标记CD90、CD73、CD105、CD44,不表达CD45,CD11b和CD34。同时,细胞也表达Nestin和Sox-2。在不同的条件培养基培养状态下,细胞可向成骨、成脂方向分化。这些结果证明所得到的细胞为人绒毛膜间充质干细胞。这些绒毛膜间充质干细胞能抑制植物血凝素刺激的人外周血单个核细胞分泌γ-干扰素。可见绒毛膜来源的间充质干细胞具有和传统的骨髓来源间充质干细胞具有相似的生物学特性。     

人脐带间充质干细胞超微结构观察

本研究观察脐带间充质干细胞的超微结构。用胶原酶消化法分离培养足月新生儿的人脐带间充质干细胞(hUCMSC),进行传代培养、扩增,在显微镜下观察其细胞形态。对培养至第3代的hUCMSC进行免疫表型测定,进行成脂细胞、成骨细胞和成软骨细胞诱导分化实验,并在透射电子显微镜、扫描电子显微镜下进行超微结构的观察。结果表明,hUCMSC外观呈梭形和多角形,并可见细胞核;高表达表面标志CD44,CD73,CD105,不表达CD34,CD45,CD31和HLA-DR;能够进行成脂、成骨、成软骨分化。在扫描电子显微镜下可见细胞表面有短而粗的微绒毛突起,在透射电子显微镜下可见到两种不同的细胞形态:一种处于静止期,细胞核大,圆或卵圆形,仅有1个核仁,胞质内细胞器少;另一种处于相对活跃期,同一个细胞内可以看到1个或2个细胞核,细胞器数量丰富、结构清晰,并可见扩张的线粒体。结论:从脐带中分离培养的细胞具有间充质干细胞的生物学特性,具有两种不同状态的超微结构。     

Differentiation potential of adult human mesenchymal stem cells

Human mesenchymal stem cells (HMSCs) which are isolated from bone marrow stroma, peripheral blood, dermis, muscle and adipose tissue have the advantage of potential autologous transplantation ability. They can be differentiated into chondrogenic, osteogenic, adipogenic and myogenic lineages. Problems of stem cells from bone marrow are low cell numbers, low isolated volumes, pain, and to some extent ethical concerns. The isolation of mesenchymal stem cells from human adipose tissue was recently identified as an alternative source, since these cells are easy to obtain in big cell numbers. Adipose tissue is derived from embryonic mesoderm and contains a heterogeneous stromal cell population. To achieve lineage-specific differentiation of these cells they have to be cultured in media supplemented with appropriate factors. Inductions of the cells into multiple mesenchymal lineages resulted in the expression of several lineage-specific genes, proteins and specific metabolic activity. In conclusion, the potential benefit of the multi-germline capacity of HMSCs seems to be a promising approach for allogenic cell therapy and human tissue engineering.     

Characterization of endothelial-like cells derived from human mesenchymal stem cells

BACKGROUND: Blood-derived endothelial progenitor cells (EPC) have been used to treat ischemic disease. However, the number of EPC that can be obtained from adult blood is limited. OBJECTIVE: To characterize endothelial-like cells obtained from human bone marrow and determine their ability to stimulate new blood vessel formation in vivo. METHODS: Mononuclear cells (MNC) were isolated from human bone marrow or umbilical cord blood and cultured in endothelial growth medium (EGM-2). Mesenchymal stem cells (MSC) were isolated from bone marrow and induced to differentiate into endothelial-like cells (MSCE), or adipocytes or osteocytes by growth in EGM-2, adipogenic or osteogenic medium. RESULTS: Cells obtained by culturing bone marrow MNC in EGM-2 formed cord- or tube-like structures when grown on Matrigel(TM) and expressed several endothelial marker proteins. However, cell morphology and the profile of endothelial marker protein expression were different from those of cord blood-derived EPC (cbEPC). Cells with a similar phenotype were obtained by differentiation of MSC into MSCE, which was accompanied by an increase of endothelial marker proteins and a diminished capacity to differentiate into adipocytes. Subcutaneous implantation of MSCE in collagen plugs in non-obese diabetic-severe combined immunodeficient (NOD-SCID) mice resulted in formation of functional blood vessels that had incorporated the MSCE. CONCLUSIONS: Our results show that MSCE and cbEPC are different cell types. The formation of functional blood vessels by MSCE, combined with high yields and a reduced capacity to differentiate into other cell types compared with MSC, makes these cells potentially useful for autologous therapy of ischemic disease.