负载IL-4及BMP-2的氧化石墨烯-羧甲基壳聚糖凝胶对骨免疫和骨修复的早期影响研究

目的探讨负载 IL-4 和 BMP-2 的氧化石墨烯（graphene oxide，GO）-羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan，CMC）凝胶诱导巨噬细胞 M2 型分化及对 BMSCs 成骨分化的影响。方法取 CMC、GO 制备混合溶液后，分别添加 PBS、IL-4、BMP-2 或 IL-4+BMP-2，在交联剂作用下制备单纯或负载不同因子的 GO-CMC 凝胶支架；取单纯 GO-CMC 凝胶表征观测，包括大体、扫描电镜及傅里叶变换红外吸收光谱仪（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）检测，以单纯 CMC 凝胶作为对照；取负载不同因子的 GO-CMC 凝胶行体外缓释实验。取 4～5 周龄 SPF 级 SD 雌性大鼠分离培养巨噬细胞，分别与单纯以及负载不同因子的 GO-CMC 凝胶培养，24 h 后行 CD206 免疫荧光检测巨噬细胞分化情况；取第 3 代大鼠 BMSCs 分别与单纯以及负载不同因子的 GO-CMC 凝胶成骨诱导培养，10 d 后行 ALP 染色观测早期成骨，21 d 行茜素红染色观测晚期成骨。结果大体观察 GO-CMC 凝胶呈棕色、半透明状；扫描电镜观察示，GO-CMC 凝胶孔径及孔壁厚度与单纯 CMC 凝胶相似，但内壁粗糙度增加；FTIR 检测显示 CMC 发生聚合形成凝胶。体外缓释实验示 3 种负载不同因子的 GO-CMC 凝胶缓释性能相似，均呈线性缓慢释放因子。CD206 免疫荧光检测示 GO-CMC 凝胶可诱导巨噬细胞 M2 型分化，ALP 及茜素红染色示 GO-CMC 凝胶可诱导 BMSCs 成骨分化；其中负载 IL-4+BMP-2 的 GO-CMC 凝胶作用最显著（P<0.05）。 结论负载 IL-4 和 BMP-2 的 GO-CMC 凝胶可诱导巨噬细胞 M2 型分化，增强 BMSCs 成骨分化能力，为后期骨缺损修复及骨免疫调节研究提供了新的策略。     

姜黄素促进高糖环境下骨髓间充质干细胞成骨分化的作用及机制研究

目的研究姜黄素对高糖环境下骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的影响及可能机制。方法原代分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,分为正常组、高糖组和高糖+姜黄素组。CCK-8检测细胞增殖;免疫荧光染色检测细胞NF-κB p65核转位; Western blot检测NF-κB p65核蛋白表达。成骨能力检测分为正常糖浓度成骨诱导组、高糖浓度成骨诱导组、高糖+姜黄素成骨诱导组,其中成骨诱导培养为每100 m Lα-MEM培养基中加入2 mmol/L谷氨酰胺、10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠、10 nmol/L地塞米松、50 mg/L抗坏血酸。茜素红染色检测细胞钙结节形成,荧光定量PCR检测成骨相关基因Runx2和OCN mRNA表达。结果接种培养7 d,倒置显微镜下可见骨髓间充质干细胞集落,呈克隆性生长;传代培养以后细胞伸展为长梭形。CCK-8结果表明,与正常组比较,高糖组细胞1 d、3 d时增殖能力无显著性差异(P0.05); 5 d时与正常组比较,高糖组细胞增殖能力显著降低(P0.05); 1 d、3 d、5 d时姜黄素组与高糖组比较细胞增殖能力差异均无统计学意义(P0.05)。与正常组比较,高糖组细胞NF-κB p65活化入核增多,姜黄素组则抑制高糖浓度下细胞NF-κB p65核转位,Western blot显示姜黄素可抑制NF-κB p65核蛋白表达。各组细胞成骨诱导14 d后茜素红染色,正常组可见大量矿化结节,高糖组仅见少量矿化结节,而姜黄素处理可以明显促进高糖浓度下钙结节形成。PCR结果显示,各组细胞成骨诱导14 d后,与正常组比较,高糖组成骨分化相关基因Runx2、OCN mRNA表达显著降低,差异有统计学意义(P0.05);高糖+姜黄素组则可以促进高糖环境下骨髓间充质干细胞成骨分化相关基因Runx2、OCN mRNA表达,差异有统计学意义(P0.05)。结论姜黄素能促进高糖环境下骨髓间充质干细胞成骨分化,其机制可能与抑制高糖浓度下细胞NF-κB p65活化相关。     

SDF-1α/CXCR4 信号通路在轴向应力刺激促进骨再生中的作用研究

目的通过轴向应力刺激促进骨再生，观察基质细胞衍生因子 1α/趋化因子 CXC 亚族受体 4（stromal cell-derived factor 1α/cysteine X cysteine receptor 4，SDF-1α/CXCR4）信号通路变化，探讨轴向应力刺激促进骨再生的机制。方法取 72 只雄性新西兰大白兔，于右后肢胫骨近端内侧制备直径 8 mm 圆形皮质骨缺损并脱蛋白松质骨支架修复模型，随机分为 3 组（n=24）。A 组腹腔注射 PBS，B 组术肢给予应力刺激治疗+腹腔注射 PBS，C 组术肢给予应力刺激治疗+腹腔注射 CXCR4 拮抗剂（AMD3100）。术后 2、4、8、12 周，摄 X 线片并采用 Lane-Sandhu X 线评分标准评价骨愈合情况，取标本行 HE 染色观察新生骨组织及支架降解，免疫组织化学染色观察 VEGF、CXCR4 表达水平；4、8 周取标本 Western blot 检测 SDF-1α 及 CXCR4 蛋白表达水平；12 周行 Micro-CT 检查，计算新生骨体积及新生骨密度。 结果X 线片检查示，除术后 2 周各组骨缺损区及支架无明显变化外，4、8 及 12 周时 B 组骨愈合评分均高于 A、C 组（P<0.05）。12 周时 Micro-CT 扫描可见 B 组骨缺损修复、髓腔再通，新生骨体积及骨密度均高于 A、C 组（P<0.05）。HE 染色显示，术后 4 周开始 B 组骨再生及支架降解均明显快于 A、C 组。免疫组织化学染色示，各组 VEGF 及 CXCR4 阳性表达均在 4 周达峰值；各时间点 B 组 VEGF 及 CXCR4 表达量均显著高于 A、C 组（P<0.05）。Western blot 检测显示，4、8 周时 B 组 SDF-1α 与 CXCR4 表达量均显著高于 A、C 组（P<0.05）。 结论轴向应力刺激促进骨再生可能与其促进骨缺损区组织高表达 SDF-1α，激活与其下游调控 BMSCs 募集的 CXCR4 信号有关。     

补肾中药诱导骨髓间充质干细胞增殖分化防治骨质疏松的研究进展

骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是干细胞研究领域的热点。BMSCs增殖分化成成骨细胞与中医"肾藏精"理论有一定联系,应用补肾中药干预BMSCs增殖分化防治OP具有良好研究的前景。从中医"肾藏精"理论与BMSCs的关系以及补肾中药(单味中药与单体,中药复方)两个方面,对近年来补肾中药诱导BMSCs增殖分化防治OP的研究进展进行了综述。     

骨桥蛋白对骨髓间充质干细胞核力学特性的影响及相关分子机制

目的研究骨桥蛋白(osteopontin,OPN)对骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs)核力学特性的影响及相关分子机制。方法采用Transwell法分析BMSCs迁移能力。利用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)检测细胞核弹性模量,分析OPN作用下BMSCs细胞核硬度的变化。通过Western blot技术检测OPN作用对黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)和胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2,ERK 1/2)的影响,并利用FAK或ERK1/2抑制剂考察FAK-ERK1/2信号通路在OPN影响BMSCs核力学特性中的作用。通过RT-PCR和Western blot技术检测OPN作用下核纤层蛋白Lamin A/C的表达变化。结果 OPN处理组细胞核弹性模量与对照组相比明显降低。OPN作用显著上调FAK、ERK1/2磷酸化水平,加入FAK或ERK1/2抑制剂在一定程度上回救OPN降低的细胞核弹性模量,并显著抑制BMSCs迁移。OPN处理BMSCs后Lamin A/C mRNA和蛋白水平的表达出现下调,但FAK或ERK1/2抑制剂能够抑制OPN诱导的Lamin A/C表达下调。结论 OPN可能通过FAK-ERK1/2信号通路下调BMSCs核骨架蛋白Lamin A/C表达,降低细胞核硬度,促进BMSCs迁移。该研究结果为深入认识OPN调控BMSCs迁移行为的机制及其临床应用提供了实验依据。     

Efficient differentiation of vascular endothelial cells from dermal-derived mesenchymal stem cells induced by endothelial cell lines conditioned medium

Objective

To directionally-differentiate dermis-derived mesenchymal stem cells (DMSCs) into vascular endothelial cells (VECs) in vitro, providing an experimental basis for studies on the pathogenesis and treatment of vascular diseases.

EGFP和CM-Dil示踪骨髓间充质干细胞构建组织工程骨的体内研究

目的:应用增强型绿色荧光蛋白(Enhanced green fluorescent protein,EGFP)和CM-Dil标记技术,观察组织工程骨在体内形成过程中种子细胞的变化和转归.方法:分别用EGFP慢病毒表达和CM-Dil染料的方法标记比格犬骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells,BMSCs),MTT法检测标记细胞的体外增殖能力.BMSCs接种珊瑚支架体外成骨诱导7天后,将未标记组、EGFP组和CM-Dil组分别植入裸鼠背部皮下,空白支架作为阴性对照.术后4、8、12周取材,HE染色观察成骨情况,EGFP组采用GFP免疫组化、CM-Dil组冰冻切片荧光显微镜下示踪BMSCs在体内的变化.结果:两种标记技术能高效标记BMSCs,标记前后细胞的体外增殖无显著性差异(P>0.05).细胞-支架复合物植入体内12周后有新生骨形成,标记细胞数量随时间延长而逐渐减少,12周后仍显示有部分标记细胞存活.结论:EGFP和CM-Dil可用于示踪组织工程种子细胞,通过示踪说明BMSCs在体内组织工程骨成骨过程中发挥了重要作用.     

Effect of bone mesenchymal stem cells transplantation on the micro-environment of early osteonecrosis of the femoral head

Autologous implantation of bone mesenchymal stem cells (BMSCs) has achieved promising clinical efficacy for the treatment of early-stage osteonecrosis of the femoral head (ONFH). However, the underlying mechanisms are not completely elucidated. Here, we investigated the effect of BMSCs on the early ONFH in vitro and in vivo. In co-cultured system, primary BMSCs enhanced the activity and inhibited the apoptosis of primary OB. The concentrations of VEGF and BMP-2 in the co-cultured medium were significantly higher than those without co-culture. Importantly, BMSCs implantation increased OB, capillaries and VEGF and BMP-2 expressions of the necrotic areas of femoral head in the ONFH rabbits. In conclusion, our results indicated that BMSCs treated the early ONFH possibly through increasing OB and capillaries, as well as VEGF and BMP-2 expression in the femoral head. These results provided possible mechanisms for the treatment of early-stage ONFH with BMSCs transplantation.     

Culture and properties of adipose-derived mesenchymal stem cells: characteristics in vitro and immunosuppression in vivo

Objective: To compare the two sources of adipose and bone marrow derived mesenchymal stem cells (BMSCs and AMSCs) in immune regulation and to evaluate the therapeutic effects of AMSCs on Con A induced hepatitis and the possible mechanism involved in it. Methods: We isolated bone marrow and adipose derived mesenchymal stem cells respectively and compared their differences on T lymphocyte activation, proliferation and suppression. We also test the anti-apoptosis ability of AMSCs on LO2 cell line. The effects of intravenous infusion of AMSCs on liver damage were also tested and we detected donor AMSCs in liver of recipient and their effects on the activity of intrahepatic NKT cells. Results: BMSCs and AMSCs were similar in cell phenotype and the difference existed only in the expression of CD106. The results showed that the capacity of suppressing T cells proliferation and activation was weakened in AMSCs. AMSCs ameliorated liver damage and this effect was time and dose dependent. We detected donor AMSCs in liver of recipient which suggested tissue damage could be a clue for AMSCs migration. We also found AMSCs suppress the activity of intrahepatic NKT cells, but this suppress effects was not restricted in liver only, but the whole body. Conclusion: Cell origin and abundance are decisive factors in stem cells applications and with the same premise of AMSCs and BMSCs, adipose tissue is a more promising origin source of stem cells. The immunoregulatory features of MSCs might play an important role in various MSCs cellular therapies.