大鼠骨髓间充质干细胞分离培养及多向分化研究的体外实验

目的 分离培养较高纯度大鼠骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）,检测其多向分化潜能.方法 采用密度梯度离心结合差速贴壁法分离培养大鼠BMSCs,观察细胞形态,检测表面标志物CD34、CD44、CD45、CD90表达情况,及其成骨、成脂、成神经诱导后茜素红染色、油红O染色和NSE、GFAP免疫荧光染色情况.结果 细胞呈典型的成纤维细胞样形态,CD44和CD90呈阳性表达,CD34和CD45呈阴性表达,细胞纯度＞98%.成骨、成脂、成神经诱导后,茜素红染色、油红O染色、NSE和GFAP免疫荧光均为阳性.结论 密度梯度离心结合差速贴壁法可分离、培养出高纯度的大鼠BMSCs,该细胞具有成脂、成骨、成神经多向分化潜能,是脊髓损伤修复的一种较理想的种子细胞.     

骨折后外周血间充质干细胞浓度变化的实验研究

[目的]观察骨折后不同时间点外周血间充质干细胞(MSCs)浓度变化,并比较其与骨髓间充质干细胞生物学特性的异同.[方法]根据不同处理条件将SD大鼠分为:对照组和骨折组(骨折后1、3、7d共3组),每组20只.分别于骨折后1、3、7d抽取外周血,密度梯度离心法分离培养外周血MSCs,计数成纤维细胞集落形成单位(CFU-Fs)数.流式细胞仪检测细胞表面标记(CD44、CD90、CD34、CD45).成骨、成脂诱导,碱性磷酸酶、茜素红和油红染色检测其分化特性.[结果]原代外周血MSCs呈集落生长,骨折组集落数明显多于对照组,其中以骨折后3d组形成的集落数最多,具有显著差异(27.25±11.52 CFU-Fs/cuhure vs 2.80±3.96 CFU-Fs/culture,P＜0.01).外周血MSCs高表达CD44、CD90,低表达CD34、CD45,不同的是CD34小部分呈阳性(＜20％).与对照组骨髓MSCs的诱导结果相同,外周血MSCs成骨诱导后28 d出现钙结节,茜素红染色阳性;成脂诱导后21 d有大量脂滴出现,油红染色阳性.[结论]外周血体外密度梯度离心法分离培养的细胞具有多潜能分化的MSCs表面标记且可以向成骨、成脂分化.骨折后外周循环中MSCs数量明显增多,呈一定的时序性变化,可能参与骨折修复.     

人骨髓间充质干细胞与脐静脉内皮细胞体外共培养的研究

目的观察人骨髓间充质干细胞（Human bone marrow mesenchymal stromal cells,hBMSCs）与脐静脉内皮细胞（Human umbilical vein endothelial cells,hUVECs）体外共培养对hBMSCs成骨作用及hUVECs成血管功能的影响。方法分离鉴定hBMSCs和hUVECs,将hBMSCs及hUVECs按1∶1比例直接共培养,倒置相差显微镜观察细胞的生长特性和细胞相容性,Matrigel实验观察共培养对hUVECs体外血管形成能力的影响。将hBMSCs成骨诱导7 d后,茜素红染色观察共培养对其成骨分化能力的影响。结果 hBMSCs与hUVECs体外共培养细胞相容性良好,Matrigel实验显示共培养组形成的毛细血管状结构较单一细胞组多。成骨诱导的hBMSCs中,共培养组茜素红染色阳性,单一细胞组茜素红染色阴性。结论 hBMSCs与hUVECs具有良好的细胞相容性,在共培养体系中,未诱导的hBMSCs能促进形成毛细血管状结构,已成骨诱导的hBMSCs成骨矿化能力增强。     

小剂量阿司匹林对去势大鼠骨髓基质干细胞成骨分化的影响

[目的]检测不同浓度低剂量阿司匹林对去势后(OVX)大鼠骨髓基质干细胞成骨分化的影响.[方法]建立SD大鼠去势模型,全骨髓贴壁法培养骨髓基质干细胞(BMSCs),传代4次后进行成骨诱导,建立对照组和不同浓度阿司匹林组(0.25、0.5、1、2及5mmol/L).于不同的培养时间点,倒置显微镜观察并进行MTT检测细胞增殖生长情况;碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测培养细胞上清ALP活性;于诱导7d和21d时分别行细胞碱性磷酸酶染色和茜素红钙化结节染色.[结果]阿司匹林无明显促进BMSCs增殖作用,而大剂量阿司匹林(5 mmol/L)具有抑制BMSCs增殖作用.实验组(0.25、0.5、1、2 mmol/L阿司匹林组)细胞培养上清中ALP浓度较对照组显著增强(P＜0.05);碱性磷酸酶染色(1、2 mmol/L组)阳性表达增强;茜素红染色显示,实验组(0.5、1、2mmol/L组)钙结节数量、钙化面积均高于对照组(P＜0.05).[结论]阿司匹林不能直接促进去势大鼠BMSC增殖活性,但小剂量阿司匹林可显著提高体外培养BMSC成骨活性,增强钙盐沉积,促进钙结节形成.     

脐血间充质干细胞的分离培养鉴定及诱导分化研究

目的：分离培养人脐血间充质干细胞（human umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells,hUCB-MSC）,体外观察其生长特性,并在特定条件下诱导分化,探讨其成脂成骨分化能力.方法：采用沉降法和密度梯度离心结合贴壁培养法自脐血中分离间充质干细胞,倒置显微镜下观察其形态及生长情况;流式细胞仪分析细胞周期并检测细胞表面标志物;用茜素红染色和油红0染色分别鉴定其成骨成脂分化能力.结果：纯化的hUCB-MSC贴壁生长,呈均一梭形,具有较强的增值能力,流式细胞仪分析P3代hUCB-MSC稳定表达间充质干细胞表面抗原标志CD73,CD105和CD90等,不表达造血标志CD34和CD45;成骨诱导后3周后细胞茜素红染色阳性;成脂诱导3周后细胞油红0染色阳性.结论：本实验分离的hUCB-MSC具有较强的增殖能力,表达间充质干细胞的表面标记,具有成骨成脂分化潜能.     

人脂肪干细胞的培养及鉴定

目的:探讨人脂肪干细胞的分离、培养并鉴定。方法:采用胶原酶法消化人脂肪组织,培养原代脂肪干细胞,通过多种方法检测鉴定。结果:细胞贴壁生长,形态呈梭形,并呈旋涡状或放射状排列;细胞生长曲线为典型的"S"形,细胞倍增时间为26h。流式细胞仪检测结果显示CD29、CD105、CD44为阳性;CD45为阴性;成脂诱导分化的细胞经油红O染色为阳性,成骨诱导分化后茜素红染色亦为阳染。结论:通过获取人腹部脂肪组织进体外分离培养及鉴定,证实其为脂肪干细胞。     

大鼠椎间盘巢源性干细胞的体外分离、培养和特性鉴定

目的:对大鼠椎间盘干细胞巢来源的干细胞(ISN-SCs)进行体外分离、培养和特性鉴定。方法:以10周龄雄性SD大鼠作为研究对象,按照解剖区域分离椎间盘干细胞巢组织(骺板外周软骨膜部分),用Ⅱ型胶原酶消化获取细胞后进行体外培养,选用第四代细胞进行干细胞相关特性的鉴定:采用流式细胞技术测定细胞周期;MTT法测定增殖曲线;流式细胞技术检测干细胞相关表型;q PCR检测干细胞相关基因的表达水平;细胞三系诱导分化培养后采用茜素红染色及钙钴染色检测成骨分化能力,阿利新蓝染色检测成软骨分化能力,油红O染色检测成脂肪分化能力,q PCR检测多向分化相关基因的表达水平。结果:大鼠ISN-SCs呈成纤维样细胞,多触角,具有贴壁能力,是一种慢周期细胞,高表达干细胞相关阳性表面抗原分子CD29、CD90、CD44,低表达干细胞相关阴性表面抗原分子CD34、CD45、CD19、CD11b;成骨诱导分化后茜素红染色和钙钴染色均为阳性,成软骨分化后阿利新蓝染色阳性,成脂肪分化后油红O染色阳性,且各分化相关基因(成骨:Runx2、OPN、OCN;成软骨:SOX-9、COL2a1、ACAN;成脂肪:PPARγ、C/EBPα)表达水平较对照组显著增高,其与骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有相似的干细胞相关基因(NANOG、SOX-2、OCT-4)表达水平。结论:ISN-SCs具备干细胞的生物学特性,在体外经诱导后可以向软骨细胞及脂肪细胞转化,可为椎间盘的自体生物学修复研究提供良好的细胞来源。     

人小涎腺成纤维样单克隆细胞的成骨分化

目的：探索人小涎腺成纤维样单克隆细胞的体外培养、扩增方法,鉴定其性质,研究向成骨细胞分化的潜能。方法：组织块贴壁法原代培养人小涎腺细胞,收集成纤维样细胞,用96孔板稀释铺板法克隆培养,免疫荧光和RT-PCR检测细胞表型,并进行成骨诱导分化,通过骨钙素、一型胶原免疫细胞化学染色及碱性磷酸酶、茜素红钙结节染色鉴定成骨分化。结果：成功的在体外扩增培养出人小涎腺成纤维样单克隆细胞,免疫荧光证实细胞表达CD13、CD29、CD106和CD44,RT-PCR显示CK18、α-SMA、vimentin、CD106、nestin基因表达与人骨髓间充质干细胞相似。成骨诱导8天后,碱性磷酸酶表达阳性率100%,19天后骨钙素和一型胶原大量表达,并形成钙结节。结论：所建立的分离培养体系能够获得大量人小涎腺成纤维样单克隆细胞,免疫表型类似于间充质干细胞。在成骨诱导培养条件下具有良好的向成骨细胞分化的潜能。     

人脐血间充质干细胞的分离培养及其多向分化潜能的实验研究

目的 研究人脐血间充质干细胞(MSCs)分离培养的生物学特性及其向成骨、成脂诱导分化的能力.方法 从人脐血中分离扩增MSCs,显微镜下观察其形态及生长情况,绘制生长曲线,电镜下观察超微结构,流式细胞仪检测细胞表面标志物;成骨、成脂诱导后以碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色鉴定MSCs成骨分化潜能,油红O染色鉴定成脂分化潜能.结果 人脐血MSCs为成纤维细胞样,漩涡状贴壁生长排列,传至第110代细胞形态无明显变化;电镜下显示为低分化细胞;细胞表面不表达CD34和CD45,强表达CD29、CD44和CD90;成骨诱导后可检测到ALP表达及钙化结节形成;成脂诱导后可检测到脂滴形成.结论 人脐血中可分离出MSCs,与其他来源的MSCs具有类似的生物学特性及多向分化潜能,脐血有可能成为骨组织工程种子细胞的来源.     

CD204阴性人脂肪来源细胞体外成软骨潜能的初步研究

目的比较CD204+和CD204-两种人脂肪来源细胞的干细胞特性和体外诱导成软骨的能力。方法分离培养人脂肪来源细胞并进行流式细胞分选,分别获得CD204+和CD204-两种细胞。将这两种细胞培养扩增至第2代,观察其形态学特点;成脂、成骨定向诱导分化,油红O染色、茜素红染色定性;同时将两种细胞进行pellet成软骨诱导分化,比较体外诱导成软骨的能力,并以HE、Safranin O和Ⅱ型胶原免疫组化染色等进行鉴定。结果经流式细胞分选,脂肪来源细胞中CD204表达阳性率约为10%。分选后的CD204+和CD204-细胞均呈成纤维细胞样贴壁生长,但CD204-细胞具有更强的增殖能力。成脂诱导10 d后,两组细胞油红O染色均可见胞浆内有大量红染脂滴,但CD204+细胞具有更强的成脂潜能。成骨诱导2周后,两组细胞茜素红染色均可见钙结节红染,而CD204-细胞具有更强的成骨潜能。同时,细胞pellet成软骨诱导4周后,大体观可见CD204-细胞组pellet形成白色透明样软骨成分,而CD204+细胞组pellet外观微黄。HE和Ⅱ型胶原免疫组化染色均显示CD204-组pellet可见成熟软骨陷窝形成,Safranin O染色显示CD204-组软骨特异性细胞外基质沉积;而CD204+细胞组pellet则呈纤维化改变。结论脂肪组织来源的CD204-细胞具有干细胞的生物学特点,且有良好的成软骨潜能,可以成为软骨组织工程良好的种子细胞来源。     

人骨髓间充质干细胞体外成骨分化过程中成骨相关基因的动态表达

目的：系统研究人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）体外成骨诱导分化过程中成骨相关基因的表达变化。方法：应用密度梯度离心法分离hBMSCs,取第2代细胞通过流式检测及多向诱导分化方法进行干细胞鉴定;应用RT-PCR法对hBMSCs在体外成骨诱导不同时间点的成骨相关基因表达进行检测。结果：第2代hBMSCs表达间充质干细胞表面标志CD44、CD90,具有成脂和成骨分化潜能。成骨相关基因在诱导早期部分表达,中期均有表达,基因表达大部分在14天达高峰,与矿化相关的基因表达在21天达高峰。结论：hBMSCs体外成骨诱导过程中成骨相关基因呈动态表达,其表达时序与成骨细胞生理发育基本相似。     

骨髓基质干细胞扩增体系研究

目的 比较三种不同培养体系对人骨髓基质干细胞(h BMSCs)增殖能力、表面标志和分化潜能的影响,探索h BMSCs适合的培养体系。方法 获取h BMSCs,分别用DMEM、DMEM+碱性成纤维细胞生长因子(b FGF)和无动物组份的间充质干细胞培养基(Mesenchymal Stem Cell Medium-animal component free,MSCM-acf)进行培养,反复传代至第6代,分别计数每种培养体系每个代次的细胞得率。取第4~6代细胞,用流式细胞仪对细胞表面标志进行检测,同时对各组第6代细胞分别向成软骨、成脂和成骨方向进行诱导分化。结果 培养至第2代后,MSCM-acf培养体系细胞得率显著大于其他两组;流式细胞分析结果表明,MSCM-acf培养体系表面阳性标志CD73、CD90和CD105均大于99%,总的阴性标志表达小于2%,优于其他两组,尤其是DMEM+b FGF培养体系;三组均保留了多向分化潜能,添加b FGF的培养体系成软骨分化明显优于其他两组,MSCM-acf培养体系成脂和成骨分化优于其他两组。结论 MSCM-acf培养体系可以实现h BMSCs干性维持下的大量扩增,是h BMSCs较为理想的培养体系。     

体外负压培养对hBMSCs成骨活性影响的初步研究

[目的]探讨体外负压培养对hBMSCs成骨活性的影响.[方法]取第3代hBMSCs分为实验组和对照组,实验组进行间歇性负压培养,设置压力为17 kPa,30 min/次,4次/d,干预2周;对照组于普通CO,培养箱中常规培养.倒置显微镜下观察细胞形态,MTT法和流式细胞仪检测细胞增殖和凋亡,检测ALP活性,茜素红染色观察钙节结形成,免疫组织化学检测Ⅰ型胶原和VEGF的表达.[结果]诱导2周,实验组细胞增殖能力下降,S期细胞百分比为(5.14±1.56)%,较对照组(13.45±3.51)%约下降62.4%,细胞凋亡增加.实验组ALP活性为(15.68±1.97)mU/mg,对照组为(6.344±1.21)mU/mg,两组比较差异有统计学意义(P<0.05);与对照组比较,实验组钙结节形成增多,VEGF表达较对照组显著提高;实验组Ⅰ型胶原表达呈阳性,对照组呈阴性反应.[结论]负压能抑制hBMSCs增殖,促进细胞凋亡,但可以提高细胞成骨活性.     

Human bone marrow stromal cells are efficiently transduced by vesicular stomatitis virus-pseudotyped retrovectors without affecting subsequent osteoblastic differentiation

This study tested the transduction efficiency of human bone marrow stromal cells (hBMSCs) with vesicular stomatitis virus (VSV)-pseudotyped retrovectors and their subsequent osteogenic differentiation in vitro. Two different retrovectors encoding beta-galactosidase (beta-gal) or enhanced green fluorescent protein (eGFP) as marker genes were examined for transduction of hBMSCs. hBMSCs were obtained from bone marrow filtrates of normal donors (aged 5-35 years), cultured in alpha-minimal essential medium (alpha-MEM) containing 10% fetal calf serum and infected with retrovectors soon after the adherent cells started to form individual colonies. Transduced hBMSCs were observed to express eGFP protein 4-7 days after infection in primary cultures, and the majority of hBMSCs were eGFP-positive. hBMSCs were also stained for beta-gal in the secondary cultures and virtually all hBMSCs expressed beta-gal activity. Transduced hBMSCs were examined for their osteogenic potential. These cells were found to express markers of osteogenic differentiation, including alkaline phosphatase, type I collagen, bone sialoprotein, decorin, and osteocalcin, as strongly as uninfected control cells. Mineralization was also induced by dexamethasone in transduced cells as well as control cells. These results demonstrate that hBMSCs are highly susceptible to infection with VSV-pseudotyped retrovectors with the majority of cultured cells expressing the viral transgenes without antibiotic selection. Transduced cells retain their osteogenic potential in vitro. hBMSCs are a promising cellular vehicle for systemic human gene therapy and VSV-pseudotyped retrovectors should be effective for their in vitro transduction prior to cellular engraftment.     

同种异体血清在体外培养骨髓间充质干细胞的作用研究

[目的]适当的血清浓度可维持骨髓间充质干细胞(MSCs)的体外培养,血清浓度过低不利于细胞的生长,而高浓度血清则易引起细胞分化。而血清的不同来源对MSCs的培养同样产生影响。传统的培养方法用胎牛血清作为营养支持,临床应用时存在潜在的风险。本研究探讨同种异体血清在体外培养人骨髓间充质干细胞(hBM-SCs)的可行性。[方法]无菌条件下收集人骨髓悬液,分离hBMSCs,分别用含胎牛血清和人血清的培养基培养。分别测定2种方法培养的hBMSCs细胞生长曲线;采用流式细胞仪检测分析培养的hBMSCs表面抗原类型;并将培养的hBMSCs诱导分化为软骨细胞及神经细胞,诱导后的软骨细胞及神经细胞采用免疫组化染色分析。[结果]2种方法培养的间充质干细胞表面抗原CD29、CD44、CD105阳性,CD34、CD45、CD106以及HLA-DR阴性,表达强度无显著性差异;人血清培养的hBMSCs细胞生长速度快于胎牛血清培养组,但分化效率低于后者。[结论]通过生长特性、表面抗原表达以及分化潜能等方面的对比研究,人血清培养hBMSCs与胎牛血清培养差别不大,可以作为一种适合临床的安全培养方法。     

不同微环境对人骨髓间充质干细胞体外增殖和分化的影响

目的评价不同微环境对人骨髓间充质干细胞（hBMSC）体外增殖和分化的影响。方法采用全骨髓贴壁分离法培养hBMSC,传至第3代后分别在4种微环境下培养：10％FBS组、10％CS组、1g／L植物源重组人血清白蛋白（OsrHSA）组、单纯DMEM组。采用CCK-8比色法测定细胞一周增殖率。以不加成骨诱导液为对照组,实验组添加成骨诱导液后第1周和第2周行碱性磷酸酶染色,第3周和第4周行茜素红染色,评估不同时段各组细胞成骨分化程度。结果采用单纯DMEM组培养hBMsC,细胞增殖率基本不变,后期下降;10％FBS组、10％CS组和1g／LOsrHSA组均能显著提高hBMSC增殖率（P〈O．05）,以10％FBS组效果最好。碱性磷酸酶染色和茜素红染色显示,单纯DMEM组和对照组均未发现钙沉积阳性细胞;10％FBS组、10VooCS组和1g／LOsrHSA组在各阶段均出现阳性染色,随着诱导时间延长颜色明显加深;10％CS组和1g／LOsrHSA组各时间段阳性染色程度明显较10％FBS组弱,10％CS组其次,1g／LOsrHSA组最差。结论细胞外基质微环境对hBMsC生长分化至关重要,含血清的微环境能更好地促进hBMSC增殖及维持hBMSC分化特性。     

成骨生长肽对大鼠骨髓基质细胞增殖和成骨分化的作用

目的：观察成骨生长肽诱导体外培养的大鼠骨髓基质细胞增殖及向成骨分化的作用。方法：取6周龄SD大鼠，贴壁法分离培养骨髓基质细胞，在不同浓度成骨生长肽的诱导下，观察细胞形态变化，绘制骨髓基质细胞生长曲线，碱性磷酸酶和钙结节组织化学染色。结果：成骨生长肽对骨髓基质细胞增殖和成骨分化的作用呈剂量依赖性：成骨生长肽浓度在10^-10及10^-11mol／L时促进骨髓基质细胞增殖，而在10^-8及10^-9mol／L时对骨髓基质细胞的增殖略有抑制作用；成骨生长肽浓度在10^-10及10^-11mol／L时骨髓基质细胞碱性磷酸酶染色基本呈阴性，与对照组相比差异无统计学意义，而在10^-8及10^-9mol／L浓度下可以显著提高骨髓基质细胞碱性磷酸酶染色的阳性率。结论：成骨生长肽可以明显促进大鼠骨髓基质细胞增殖及向成骨细胞分化，其促成骨活性具有显著的浓度依赖性。     

自体骨髓基质干细胞在齿槽裂骨缺损修复中的应用

目的探讨人自体骨髓基质干细胞（human bone marrow stromal cells，hBMSCs）在治疗齿槽裂骨缺损中的可行性。方法2002至2005年，选择齿槽裂骨缺损患者7例（单侧6例，双侧1例），以患者自体骨髓基质干细胞为种子细胞，部分脱钙骨（partly demineralized bone matrix，pDBM）为支架材料构建组织工程骨，治疗齿槽裂骨缺损。从患者髂前上棘穿刺取骨髓，密度梯度离心法分离hBMSCs，经体外成骨诱导和扩增至第3代。将诱导的hBMSCs，复合部分脱钙骨体外培养1周后，手术回植骨缺损区。分别于术后1、3、6、12、24、36个月进行临床外形和三维CT检查随访。结果6例患者头部三维CT检查，结果示术后3个月能形成组织工程化骨，并修复骨组织缺损。术后1～3年的随访表明组织工程骨稳定存在，无明显骨吸收现象，临床治疗效果稳定。1例患者（双侧齿槽裂）植入物外露感染。结论以自体hBMSCs为种子细胞，部分脱钙骨为支架材料，利用组织工程技术可在人体内形成稳定的组织工程化骨组织，并临床修复齿槽裂骨缺损。     

组织工程化骨修复四肢骨缺损的初步临床研究

目的探索以人自体骨髓基质干细胞(Human bone marrow stromal cells,hBMSCs)为种子细胞构建的组织工程骨用于修复四肢骨缺损的可行性。方法选择9例四肢骨缺损病例(良性骨肿瘤5例、骨缺损4例)。经病人髂前上嵴,穿刺抽取10mL骨髓,用密度梯度离心法分离得到hBMSCs,用成骨诱导培养液定向培养、扩增,应用第3代的hBMSCs与珊瑚复合,继续在体外培养1周后,手术植入骨缺损区。分别在术后2个月、6个月、12个月和24个月进行临床观察和X线检查。1例病人在二次手术时,在原骨缺损区取出少量新生组织活检,进行组织学观察(HE染色)。结果患者术后X线检查显示,组织工程骨在原位形成新骨,能较好地修复骨缺损。活检标本HE染色显示,局部形成正常松质骨组织。结论以自体hBMSCs为种子细胞,利用组织工程技术制成的自体组织工程骨可以修复四肢骨缺损,并且能够修复较大的骨缺损,但组织工程骨的临床成骨效果与植骨床血供密切相关,目前所使用的组织工程骨植骨方法具有一定的适应证。