胎儿骨髓源Flk1＋间充质干细胞的归巢机制

背景：间充质干细胞移植后是否成功,依赖于经静脉输注后能否定居于靶器官并长期存活,这个过程被称为归巢。然而,调节和控制间充质干细胞归巢的分子机制目前尚不十分清楚。目的：探讨胎儿骨髓源Flk1＋间充质干细胞向骨髓归巢的机制,观察基质细胞衍生生长因子1及其受体CXCR4对干细胞归巢效率的影响,摸索提高其归巢和长期植入效率的方法。设计、时间及地点：细胞学体内实验,于2005—09／2006-07在中国医学科学院、中国协和医科大学组织工程中心完成。材料：Flk1＋骨髓间充质干细胞来源于流产胎儿,由天津医科大学第二附属医院妇产科提供。6-8周龄NOD／SCID小鼠购自中国医学科学院实验动物研究所。方法：采用流式细胞仪、实时定量PCR等方法检测特定细胞因子刺激前后Flk1＋间充质干细胞CXCR4表达和体外迁移能力的变化。NOD／SCID小鼠预先经全身亚致死量照射后,从尾静脉输入经或未经细胞因子刺激的Flk1＋间充质干细胞,对照组注射等体积生理盐水。移植后24h,应用流式细胞仪分析骨髓中供体细胞的含量,或在移植后定期从小鼠的尾静脉取血,分析外周血中白细胞、红细胞及血小板的数量变化。移植后6个月,实时定量PCR法检测小鼠骨髓中的人特异性DNA含量,了解人源细胞的植入情况。结果：Flk1＋间充质干细胞的胞浆中有CXCR4表达,在适当细胞因子刺激下,能够在短时间内被诱导至细胞表面表达。通过24h短时间细胞因子刺激,不仅能够上凋细胞表面及内部的CXCR4,而且可以增加细胞在体外沿基质细胞衍生生长因子1浓度梯度迁移的活性,促进细胞植入经亚致死量照射的NOD／SCID小鼠体内后向骨髓的归巢及长期存活,同时也加快了受体小鼠的造血恢复;用CXCR4中和抗体处理的Flk1＋间充质干细胞,则明显减少其移植后在受体小鼠中的归巢和植入。结论：基质细胞衍生生长因子1及其受体CXCR4在Flk1＋间充质干细胞迁移和归巢中发挥着重要作用,增加细胞表面CXCR4的表达,有助于促进Flk1＋间充质干细胞向骨髓归巢和加快受体造血恢复。     

干细胞生长因子和粒细胞集落刺激因子与心肌梗死大鼠体内骨髓间充质干细胞的迁移

背景:外周静脉移植间充质干细胞只有1%～5%的移植细胞能归巢到心肌梗死区域。目的:观察干细胞生长因子、粒细胞集落刺激因子对骨髓间充质干细胞归巢的影响。方法:采用贴壁培养法分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,取传至3～5代细胞。建立SD大鼠急性心肌梗死模型,干细胞生长因子组、粒细胞集落刺激因子组、干细胞生长因子+粒细胞集落刺激因子组在骨髓间充质干细胞移植前3d和移植后3d单独或混合皮下注射干细胞生长因子、粒细胞集落刺激因子,骨髓间充质干细胞组不注射细胞因子。结果与结论:荧光显微镜下观察,骨髓间充质干细胞迁移至心肌梗死组织,骨髓间充质干细胞组、干细胞生长因子组、粒细胞集落刺激因子组迁移至心肌梗死区的骨髓间充质干细胞数量没有明显的区别(P>0.05),干细胞生长因子+粒细胞集落刺激因子组的骨髓间充质干细胞数量明显高于其他3组(P<0.05)。免疫荧光组织化学显示,植入的部分骨髓间充质干细胞表达心肌特异蛋白cTnI。结果说明干细胞生长因子和粒细胞集落刺激因子两种细胞因子联合应用可以促进骨髓间充质干细胞归巢至心肌梗死区域,在体内微环境的诱导下,骨髓间充质干细胞能够转化为心肌样细胞。     

脐带间充质干细胞对CD34+细胞在小鼠体内归巢的影响及其机制研究

目的 探讨脐带来源间充质干细胞(MSC)对脐血来源CD34+细胞在NOD/SCID小鼠体内归巢的影响及其可能的机制.方法 将CD34+细胞与MSC细胞共移植入经放射线照射后的NOD/SCID小鼠,采用流式细胞术和RT-PCR检测移植后20 h NOD/SCID小鼠骨髓及脾脏中人CD34+细胞,计算其相应的骨髓和脾脏的归巢效率.将脐血CD34+细胞与脐带MSC体外共培养,检测MSC细胞对CD34+细胞趋化功能的影响;并于培养4、7 d检测培养后CD34+细胞表面CD49e、CD31、CD62L、CD11a等归巢相关黏附分子表达情况.结果 ①移植后20 h采用流式细胞术成功在小鼠骨髓和脾脏中检测到人CD45+细胞.共移植组CD34+细胞骨髓归巢率[(7.2±1.1)%]高于单移植组[(5.4±0.9)%](P<0.05).②RT-PCR结果 显示共移植组小鼠骨髓细胞和脾脏细胞,单移植组小鼠脾脏细胞扩增得到人GAPDH基因片段,而单移植组小鼠骨髓细胞未见明显扩增条带.③MSC存在时,CD34+细胞的体外迁移能力为(35.7±5.8)%,显著高于CD34+细胞自发迁移率[(3.5±0.6)%,P<0.05].④CD34+细胞与MSC体外共培养后细胞表面CD49e、CD31和CD62L黏附分子的表达水平高于CD34+细胞单独培养组.结论 MSC细胞与CD34+细胞共移植有利于CD34+细胞向骨髓、脾脏等造血器官归巢,这可能与MSC促进CD34+细胞迁移以及维持CD34+细胞表面归巢相关黏附分子的表达相关.     

基质细胞衍生因子1α预处理大鼠骨髓间充质干细胞的迁移

背景:骨髓间充质干细胞移植过程中只有少量细胞能定向迁移到损伤组织,因此如何提高细胞定向迁移的数量是干细胞移植的关键因素。目的:观察基质细胞衍生因子1α预处理对大鼠骨髓间充质干细胞定向迁移的影响。方法:体外分离培养骨髓间充质干细胞,予以传代。使用Transwell体外迁移体系,观察不同浓度的基质细胞衍生因子1α趋化骨髓间充质干细胞定向迁移,选取最佳浓度值趋化细胞。在基质细胞衍生因子1α预处理、CXCR4型受体阻断剂AMD3100和Akt通路阻断剂LY294002的干预下观察骨髓间充质干细胞的趋化迁移情况,检测基质细胞衍生因子1α预处理对骨髓间充质干细胞中CXCR4型受体mRNA、蛋白水平及AKT磷酸化的影响。结果与结论:0.2mg/L的基质细胞衍生因子1α孵育细胞10h具有最佳趋化细胞迁移效应。骨髓间充质干细胞的定向趋化迁移作用随着基质细胞衍生因子1α预处理细胞浓度的增加而增强,预处理时间为6h;而AMD3100和LY294002可阻断基质细胞衍生因子1α预处理的促迁移作用;基质细胞衍生因子1α预处理可上调骨髓间充质干细胞CXCR4型受体的表达并促进Akt蛋白磷酸化。提示基质细胞衍生因子1α预处理可通过增加骨髓间充质干细胞表面的CXCR4型受体数量,从而增强基质细胞衍生因子1α/CXCR4型受体介导的骨髓间充质干细胞定向迁移,该预处理效应可能与Akt信号途径有关。     

细胞因子介导的人脐血单个核细胞体外扩增并重建NOD/SCID小鼠造血及免疫功能

背景:细胞因子介导的脐血造血细胞体外扩增有望能解决脐血移植数量不足的问题.目的:实验拟确立在无基质培养条件下体外扩增脐血单个核细胞最合适的细胞因子组合及干细胞因子、FLT3配基协同促聚核细胞生成因子对造血及免疫重建功能的影响.方法:将新鲜脐血标本分离的单个核细胞接种于含有不同细胞因子组合的无血清无基质培养体系中培养7 d,根据不同细胞因子组合分组,将3因子干细胞因子+FLT3配基+促聚核细胞生成因子组合在无血清无基质条件下扩增培养7 d前后的脐血单个核细胞移植给经亚致死量照射的NOD/SCID小鼠.在扩增培养0,7 d检测脐血CD34+细胞数及CD34+CXCR4+,CD34+CD62L+,CD34+CD49d+的细胞数.脐血移植6周后通过流式细胞仪,PCR法检测存活小鼠体内的人源性细胞.结果与结论:移植6周后,存活小鼠体内均可检测到人源性CD45+细胞,扩增脐血移植组的NOD/SCID小鼠存活率和人特异性基因捡出率均高于新鲜脐血移植组和高于生理盐水移植组(P<0.05).扩增脐血组存活NOD/SCID小鼠骨髓中可检测到人髓系细胞(CD33+),T淋巴细胞(CD4+),B淋巴细胞(CD19+)和人造血干细胞成分(CD34+)细胞的表达.结果提示干细胞因子+FLT3配基+促聚核细胞生成因子3因子组合脐血造血细胞体外扩增是最合适的细胞因子组合,其扩增的脐血单个核细胞能够植入并重建NOD/SCID小鼠的造血及免疫功能.     

不同来源人造血干/祖细胞在NOD/SCID小鼠体内归巢能力的差异

目的 比较不同来源的人造血干／祖细胞在NOD／SCID小鼠体内归巢能力的差异性，并探讨其体内归巢能力与膜表面归巢相关分子CXCR4表达水平的相关性。方法 采用流式细胞术（FACS）检测新鲜脐血、冻存脐血、动员后外周血（mPB）及骨髓来源的CD34^＋细胞表面CXCR4表达水平；将荧光染料CFSE标记的人CD34^＋细胞移植人接受照射的NOD／SCID小鼠，移植后20小时检测已归巢于NOD／SCID小鼠骨髓及脾脏中不同来源的人CD34^＋细胞，计算其相应的骨髓及脾脏归巢效率；并将小鼠股骨制成组织切片，荧光显微镜下观察人CD34^＋细胞在小鼠骨髓腔内的分布。结果 新鲜脐血、冻存脐血、mPB和骨髓CD34^＋细胞膜表面CXCR4表达阳性率分别为（49.52±1．12）％。（46．12±2．29）％，（48．50±2．48）％和（65．39±1．27）％，CD34^＋细胞在NOD／SCID小鼠骨髓的归巢效率分别为（3．00±0．44）％，（2．84±0．46）％，（4．06±0．70）％及（5．76±0．52）％；在脾脏的归巢率分别为（1．88±0．12）％，（1．80±0．15）％，（1．90±0．22）％，（2．16±0．34）％。归巢的CD34^＋细胞主要分布于小鼠股骨的骨内膜区域。结论 脐血CD34^＋细胞膜表面CXCR4水平低于mPB和骨髓。经冻存复苏后脐血CD34^＋细胞膜表面CXCR4水平略有下调。脐血CD34^＋细胞在照射NOD／SCID小鼠的骨髓归巢效率低于mPB和骨髓。     

体外培养骨髓干细胞及趋化因子受体CXCR4的表达

背景：有实验证明骨髓间充质干细胞表面CXCR4的表达水平决定了细胞向靶组织归巢及随后血管生成的效率.目的：分析骨髓间充质干细胞的分离、培养、鉴定及多向分化潜能,探讨细胞表面CXCR4的表达在促血管再生作用领域的意义.方法：无菌条件下骨穿针垂直穿刺髂后上棘处抽取猪骨髓,并行分离及培养,得到传代的骨髓间充质干细胞,并行体外细胞凋亡检测,骨髓间充质干细胞表面蛋白CXCR4的检测：并行骨髓间充质干细胞的凋亡周期检测.结果与结论：实验分离骨髓间充质干细胞的细胞形态比较均一.传代培养后,细胞不再以集落方式生长,而呈分布均匀的纺锤形.细胞在4 d左右开始快速增长,1周后细胞生长进入稳定期.流式细胞仪检测发现细胞表面CXCR4的表达较多.证明实验成功分离骨髓干细胞,CXCR4蛋白在细胞体外培养中明显高表达,提高CXCR4的表达将为骨髓间充质干细胞移植促进血管再生、治疗下肢缺血性疾病提供临床治疗依据.     

血管内皮生长因子通过CXCR4增强间充质干细胞的趋化能力

目的探索血管内皮生长因子能否通过促进间充质干细胞高表达CXCR4而增加其趋化能力。方法体外培养间充质干细胞铺满约90%时,给与血管内皮生长因子刺激,然后在不同的时间点,用流式细胞术检测间充质干细胞胞内表达CXCR4的变化。CM-DiI标记预先经过及未经过血管内皮生长因子处理的间充质干细胞,通过尾静脉注射到肝损伤小鼠体内,并通过CM-DiI的荧光强度比较来明确趋化到肝脏的间充质干细胞数量的差异。结果经过血管内皮生长因子刺激后,原来低表达CXCR4的间充质干细胞高表达CXCR4。而且在6小时的时间点,CXCR4表达量最高。经刺激后高表达CXCR4的间充质干细胞趋化能力得到提高。结论血管内皮生长因子上调CXCR4的表达,增强间充质干细胞的归巢及趋化能力。     

SDF-1/CXCR4信号通路在造血干细胞归巢中作用的研究进展

造血干细胞移植(HSCT)是治疗白血病、淋巴瘤、再生障碍性贫血等恶性血液病的一种有效治疗手段.但是,HSCT后造血功能的恢复与归巢至骨髓造血微环境中的造血干细胞(HSC)数目有关.HSCT输注入受者体内的HSC不会立刻发挥作用,而是先经历一系列复杂的过程归巢至骨髓造血微环境后,才能继续增殖并分化为相应的效应细胞发挥作用.其中,供者HSC与众多细胞及细胞因子间的相互作用是决定HSC归巢、增殖及分化的关键因素.基质细胞衍生因子(SDF)-1及其唯一的受体CXC趋化因子受体(CXCR)4所构成的SDF-1/CXCR4信号通路,可能在HSC归巢中发挥重要作用.为了更深入地研究HSC归巢的具体过程和SDF-1/CXCR4信号通路在该过程中发挥的作用,现对SDF-1、CXCR4的结构、作用机制,以及SDF1/CXCR4信号通路在HSC归巢中作用的研究进展进行综述.     

基质细胞衍生因子1及其受体CXCR4对人骨髓间充质干细胞向脑缺血损伤区迁移的影响

背景:近年研究发现移植的骨髓间充质干细胞能向颅内创伤、脑卒中、炎症和变性疾病等病灶部位迁移,进而发挥治疗作用,但对于其向病灶定向迁移的具体机制还不十分清楚.目的:探讨基质细胞衍生因子1及其受体CXCR4在移植的骨髓间充质干细胞趋向缺血脑组织迁移中的作用.设计、时间及地点:细胞学体内实验.于2008-02/2009-02在解放军第三军医大学新桥医院中心实验室进行.材料:骨髓标本取自解放军第三军医大学附属新桥医院血液科收治的15～40岁正常或原发病未累及骨髓患者,三四月龄健康雄性SD大鼠72只由解放军第三军医大学野战外科研究所实验动物中心提供.方法:密度梯度离心贴壁筛选法分离纯化、体外培养人骨髓间充质干细胞.54只大鼠参照Nagasawa线栓法制备局灶性脑缺血再灌注模型,剩余18只作为假手术组,仅插入线栓10 mm.模型组及假手术组大鼠各取9只,分别于造模后第2,4,8天,采用Real-time PCR和免疫组织化学法定量分析缺血脑组织基质细胞衍生因子1表达变化.剩余36只脑缺血再灌注模型鼠随机分为细胞移植组、溶液对照组,18只/组,于再灌注后24 h分别从尾静脉缓慢注入1 mL入骨髓间充质干细胞悬液(含2×109 L-1个细胞)或1 mL PBS.主要观察指标:人骨髓间充质干细胞CXCR4 mRNA和蛋白的表达,缺血再灌注后脑组织基质细胞衍生因子1 mRNA和蛋白表达变化,免疫组织化学检测人骨髓间充质干细胞向缺血脑组织的迁移和分布.结果:RT-PCR结果发现人骨髓间充质干细胞表达CXCR4 mRNA,免疫细胞化学染色发现CXCR4主要表达于人骨髓间充质干细胞的胞膜和胞浆.脑缺血再灌注损伤后2,4,8 d,趋化因子基质细胞衍生因子1 mRNA水平呈上升趋势,与假手术组比较差异有显著性意义(P<0.05).经静脉移植的人骨髓间充质干细胞定向迁移到脑损伤区域,并大量分布于基质细胞衍生因子1高表达的缺血半暗区,损伤侧大脑半球人骨髓间充质干细胞数量显著高于对侧半球(P<0.01).结论:基质细胞衍生因子1及其受体CXCR4参与并促进人骨髓间充质干细胞向脑缺血再灌注损伤区的迁移.