骨髓间充质干细胞的诱导分化及其恶性转化

背景：近年来有研究认为骨髓间充质干细胞可发生恶性转化,成为恶性肿瘤的细胞起源。 目的：综述近年来诱导骨髓间充质干细胞分化的方法、定向分化的细胞种类及其恶性转化的相关研究进展。 方法：应用计算机分别以“bone marrow mesenchymal stem cells” AND “differentiation”和“bone marrow mesenchymal stem cells” AND “transformation” 为关键词检索Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)、SPRINGER数据库(http://www.springerlink.com)及Elsevier数据库(http://www.sciencedirect.com),时间限定为2000-01/2010-11,语言种类为English。通过阅读标题和摘要进行初筛,排除重复性研究、Meta分析,选择近期发表或发表在权威杂志的31篇相关文献进行综述。 结果与结论：体外诱导骨髓间充质干细胞分化的方法主要有特定条件培养液、细胞共培养和损伤病理模型组织细胞或血清3大类。骨髓间充质干细胞可定向诱导分化为内、中及外胚层来源的几乎所有组织类型的细胞。有实验研究及临床病例个案报道,骨髓间充质干细胞可发生恶性转化,成为多种肿瘤的细胞起源。这提示骨髓间充质干细胞临床应用的安全性问题值得进一步深入研究,同时这也可能为肿瘤生物学研究提供了新视野。     

毛囊培养上清液诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化的研究

目的探讨毛囊培养上清液诱导体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向毛囊干细胞横向分化的潜能。方法采用完全贴壁法分离培养大鼠MSCs,取第3代MSCs,用免疫细胞化学染色技术鉴定CD44和CD29。用毛囊培养上清液为条件培养液诱导MSCs,倒置相差显微镜观察细胞形态学变化,对诱导后的细胞进行角蛋白15的免疫细胞化学染色和免疫荧光细胞化学染色,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)进一步鉴定诱导后细胞角蛋白15的表达。结果体外培养的MSCs,CD44、CD29表达阳性。经毛囊上清液诱导后,免疫细胞化学、免疫荧光细胞化学染色鉴定,部分细胞角蛋白15表达阳性;同时RT-PCR也检测到keratin 15 mRNA的表达。结论体外培养的骨髓间充质干细胞经毛囊培养上清液诱导可以分化为毛囊干细胞样的细胞。     

姜黄素对猪骨髓间充质干细胞增殖和成脂分化的影响

目的 探讨姜黄素(curcumin)对猪骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖和成脂分化的影响及机制。方法 用含不同浓度姜黄素的细胞培养液和诱导分化液,培养和诱导分化猪BMSCs,用MTT比色法检测对BMSCs增殖的影响,用形态学和油红O染色提取法检测对成脂分化的影响,用实时荧光定量PCR（Real-time PCR）检测对成脂分化相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ2）和脂蛋白脂肪酶（LPL） mRNA表达的影响。 结果 当姜黄素用于猪BMSCs的培养,1μmol/L浓度在培养第3天、第5天和10μmol/L浓度在培养第5天开始能够显著促进细胞增殖（P＜0.05）,但高于15μmol/L则具有显著的抑制作用（P＜0.05）;当姜黄素用于猪BMSCs的成脂诱导分化,所用不同浓度的姜黄素都能显著抑制成脂分化（P＜0.05）,用0.5μmol/L获得28.3%的抑制率,而用20μmol/L获得71.24%的高抑制率;当用20μmol/L姜黄素处理和分别诱导分化5、10和15d,PPARγ2 mRNA表达的抑制率分别达到19.11%、49.52%和76.76%,LPL mRNA表达的抑制率分别达到37.58%、49.32%和74.70%。 结论 适当浓度姜黄素具有促进猪BMSCs增殖和抑制猪BMSCs向脂肪细胞分化的作用,对脂肪细胞的分化发挥了重要调控作用。     

机械刺激对骨髓间充质干细胞分化的影响

体外培养的骨髓间充质干细胞在特定条件下可向多种组织细胞分化。简要综述了机械刺激对骨髓间充质干细胞分化过程的影响及其可能的作用机制。     

小鼠骨髓间充质干细胞在体内向肝细胞的转化

为探讨小鼠骨髓间充质干细胞(Bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs)在体内向肝细胞转化的可能性,将来源于6-8周龄雄性BALB/c小鼠的BMSCs,通过尾静脉注射或经皮肝穿刺直接注入肝脏组织的途径移植入同源正常雌鼠体内。分别于移植术后1、2、4周处死受体雌鼠,取其肝组织,通过荧光原位杂交法(FISH)和免疫组化法同时检测Y染色体的存在和白蛋白的表达,以观察确定所注入的BMSCs在受鼠体内向肝细胞转化的情况。采取经皮直接肝穿刺注射途径移植BMSCs的两个实验组,无论移植细胞是新鲜分离的、还是P3代BMSCs,均可于移植后1周,在受鼠肝脏内检出Y染色体阳性细胞的存在,此类阳性细胞并可同时表达白蛋白。另一方面,经尾静脉注射法进行移植的实验组,于移植后2周,也可在其肝组织内检测到同时表达Y染色体和白蛋白的细胞。本研究证明了骨髓间充质干细胞在体内向肝细胞转化的可能性。     

机械刺激对骨髓间充质干细胞分化的影响

体外培养的骨髓间充质干细胞在特定条件下可向多种组织细胞分化。简要综述了机械刺激对骨髓间充质干细胞分化过程的影响及其可能的作用机制。     

补骨脂素对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的研究不同浓度的补骨脂素对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)成骨分化的影响,为临床应用补骨脂素治疗骨质疏松症提供理论依据。方法选取8周龄健康雄性SD大鼠,取双侧股骨、胫骨,对大鼠的BMMSCs进行分离、原代培养和细胞表型鉴定。取第3代大鼠BMMSCs,体外利用成骨诱导培养基进行不同浓度补骨脂素的药物诱导,MTT法检测不同浓度的补骨脂素对大鼠BMMSCs生长的影响;通过碱性磷酸酶(ALP)活性测定、Western blot法和茜素红染色方法评价不同浓度补骨脂素对大鼠BMMSCs成骨分化能力。结果第3代大鼠BMMSCs表面抗原符合干细胞鉴定标准,成骨诱导后给予15μmol/L补骨脂素对大鼠BMMSCs的增殖作用最佳,ALP活性、Runx-2表达和钙化结节数目均明显高于经典成骨诱导组、5μmol/L和10μmol/L和20μmol/L补骨脂素组。结论15μmol/L补骨脂素成骨诱导促进BMMSCs向成骨分化,从而起到防治骨质疏松的作用。     

小鼠骨髓间充质干细胞对同种异体骨髓来源的树突状细胞分化和功能的影响

目的:研究小鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)对同种异体骨髓来源的树突状细胞(DCs)分化、成熟及功能的影响,探讨MSCs发挥免疫调节作用的机制.方法:体外分离培养BALB/c小鼠BMSCs,与C57BL/6小鼠骨髓有核细胞(BMCs)在体外按不同的细胞比例混合培养,诱导DC分化,流式细胞术(FCM)分析DC细胞表型及FITC-Dextran内吞能力,ELISA检测分泌的细胞因子IL-12的水平.结果:当MSC/BMC达到较高的比例(1:10)时,细胞表面的CD11c、CD14、CD83、CD86、I-A~b的表达均显著下降(P<0.05),FITC-Dextran内吞能力及IL-12分泌水平亦显著降低(P<0.05).结论:小鼠MSCs在体外能抑制同种异体骨髓来源的DCs的分化、成熟. SCs,与C57BL/6小鼠骨髓有核细胞(BMCs)在体外按不同的细胞比例混合培养,诱导DC分化,流式细胞术(FCM)分析DC细胞表型及FITC-Dextran内吞能力,ELISA检测分泌的细胞因子IL-12的水平.结果:当MSC/BMC达到较高的比例(1:10)时,细胞表面的CD11c、CD14、CD83、CD86、I-Ab的 达均显著下降(P<0.05),FITC     

芒果苷对大鼠骨髓间充质干细胞缺氧损伤的保护作用

目的研究芒果苷对大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)缺氧损伤的凋亡保护机制。方法利用不同浓度的氯化钴(CoCl)建立细胞缺氧模型,检测MSCs凋亡率,获得最佳CoCl2应用浓度;利用不同浓度的芒果苷2(Mangiferin)对CoCl2建立的缺氧损伤模型进行干预,检测其对MSCs缺氧损伤模型的保护作用;通过MTT和Western blot方法分别测定各组细胞中Caspase3、Bcl-2及Bax等凋亡相关基因的蛋白表达情况。结果芒果苷对大鼠MSCs缺氧损伤具有保护作用,呈浓度依赖性;随着芒果苷浓度的增加,大鼠MSCs在缺氧损伤模型下的凋亡率逐步减少(P<0.05)。氯化钴可引起Caspase3、Bax等凋亡相关基因的蛋白表达上调,Bcl-2基因的蛋白表达下调。芒果苷能抑制氯化钴引起的Caspase3、Bax等凋亡相关基因蛋白表达的上调(<0.05)及减少Bcl-2基因蛋白表达的下调(P<0.05)。结论芒果苷对大鼠MSCs缺氧损伤诱发的凋亡具有浓度依赖性保护作用。     

骨髓间充质干细胞对致敏小鼠造血干/祖细胞移植植入的影响

目的: 前期的研究已经证实致敏小鼠造血干/祖细胞移植植入失败率高。本研究拟通过骨髓间充质干细胞(MSCs)进行干预,观察能否提高造血干、祖细胞移植的植入率。方法: 应用贴壁培养法体外培养正常小鼠骨髓MSCs,并分为6个实验组,包括实验组1:d11 MSCs干预的致敏组;实验组2: d0 MSCs干预的致敏组;实验组3:d11和d0 2次MSCs干预的致敏组;实验组4: 无MSCs干预的致敏小鼠对照组;实验组5:无MSCs干预的正常小鼠(非致敏小鼠)移植对照组;实验组6:无MSCs干预的正常小鼠不移植对照组。观察指标包括生存分析、移植效果分析(血象改变、骨髓细胞恢复及嵌合分析等)和移植物抗宿主病(GVHD)检测,最终评估MSCs干预对各实验组异基因造血干/祖细胞移植植入率的影响效果。结果: 与对照组(实验组4、5、6)比较,MSCs干预(实验组1、2、3)在2次异基因脾细胞注射法致敏的动物模型进行异基因造血干/祖细胞移植时,未能促进骨髓造血干/祖细胞移植的植入,也未能延长致敏动物移植后的生存时间。结论: 体内应用1×10⁶ MSCs干预,未能促进2次异基因1×10⁶ C57BL/6小鼠脾细胞输注法建立的重度致敏模型异基因造血干/祖细胞移植的植入。     

人骨髓间充质干细胞抵抗化疗性DNA损伤

目的 探讨人骨髓间充质干细胞(BMSCs) 耐受化疗药物损伤的作用机制.方法 分离培养人BMSCs;用免疫荧光等方法检测体外培养的BMSCs对3种化疗药物顺铂、长春新碱和喜树碱处理后的反应;分析凋亡诱导基因家族p53和p73的表达情况.结果 与敏感的肿瘤细胞系K562相比,体外培养BMSCs对3种化疗药物有较高的耐受性...     

Inhibition of hepatic stellate cells by bone marrow-derived mesenchymal stem cells in hepatic fibrosis

Background/Aims

Therapies involving bone-marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) have considerable potential in the management of hepatic disease. BM-MSCs have been investigated in regenerative medicine due to their ability to secrete various growth factors and cytokines that regress hepatic fibrosis and enhance hepatocyte functionality. The aim of this study was to determine the antifibrosis effect of BM-MSCs on activated hepatic stellate cells (HSCs) and the mechanism underlying how BM-MSCs modulate the function of activated HSCs.

Methods

We used HSCs in both direct and indirect co-culture systems with BM-MSCs to evaluate the antifibrosis effect of BM-MSCs. The cell viability and apoptosis were evaluated by a direct co-culture system of activated HSCs with BM-MSCs. The activations of both HSCs alone and HSCs with BM-MSCs in the direct co-culture system were observed by immunocytochemistry for alpha-smooth muscle actin (α-SMA). The levels of growth factors and cytokines were evaluated by an indirect co-culture system of activated HSCs with BM-MSCs.

Results

The BM-MSCs in the direct co-culture system significantly decreased the production of α-SMA and the viability of activated HSCs, whereas they induced the apoptosis of activated HSCs. The BM-MSCs in the indirect co-culture system decreased the production of transforming growth factor-β1 and interleukin (IL)-6, whereas they increased the production of hepatocyte growth factor and IL-10. These results confirmed that the juxtacrine and paracrine effects of BM-MSCs can inhibit the proliferative, fibrogenic function of activated HSCs and have the potential to reverse the fibrotic process by inhibiting the production of α-SMA and inducing the apoptosis of HSCs.

Conclusions

These results have demonstrated that BM-MSCs may exert an antifibrosis effect by modulating the function of activated HSCs.     

碱性成纤维细胞生长因子体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞

Objective To study the feasibility of basic fibroblast growth factor （bFGF）in inducing bone marrow mesenchymal stem cells(BMSCs) to differentiate into cardiomyocyte-like cells in vitro. Methods SD rat BMSCs were isolated and cultured from rat bone marrow, and then induced by bFGF. The cultured cells were observed by a phase-contrast microscope. The immunohistochemical technique and laser scanning confocal microscope (LSCM) were used for examination of the expression of desmin, α-actin and C-TnT. The ultrastructure of induced cells was observed by a transmission electron microscope. GATA4 andα-MHC expressions were detected by relative quantitative RT-PCR after 7, 21, 28 days of induction respectively. Results After primary cells were cultured for 48 hours,most of them became fusiform fibroblast-like shape with two or three processes and a few of them were flat in shape. The morphology of BMSCs induced by bFGF changed obviously. After being induced by bFGF for one week, the cells became larger and most of them became myocyte-like short column in shape or long shuttle-shape while paralleled. After four weeks, most cells became short column-shape and touched with adjacent cells tightly to form myotube-like structure,with apparent directionality of cell arraying. BMSCs induced by bFGF were identified by the positive staining for desmin, α-sarcomeric actin and C-TnT. Of BMSCs, there were more desmin positive and α-actin-positive cells made up higher of all BMSCs than C-TnT-positive cells. Desmin and α-actin-positive cells were about 33.82% and 58.64%, and C-TnT-positive cells were about 28.94%. Desmin(α-actin ) appeared red, and C-TnT was green under a laser scaning confocal microscopy. Their co-expression appeared yellow. Transmission electron microscope showed that the induced cells were rod in shape and the ovoid nuclei were positioned in the center of the cell. lots of mitochondria, rough endoplasmic reticulum, ribosome and paralleled myofilaments were founded in plasm.RT-PCR assessment showed that the differentiated cells began to express GATA-4 from day 7 to day 28 of differentiation and began to express α-myosin heavy china(α-MHC) fro     

衰老大鼠模型骨髓基质细胞的生物学特点

目的探讨衰老大鼠骨髓基质细胞(BMSCs)的生物学特点,为阐释机体衰老对造血诱导微环境的影响提供实验依据。方法雄性健康SD大鼠随机分为正常组和衰老模型组。衰老模型组:大鼠皮下注射D-半乳糖120mg/kg,qd×42;正常对照组:大鼠皮下注射等时与等量生理盐水。衰老动物复制完成后第2天,分离骨髓单个核细胞(BMNCs)进行髓系造血祖细胞混合集落生成单位(CFU-Mix)培养。采用全骨髓贴壁法培养和传代BMSCs,取第3代细胞进行检测,CCK-8法测定BMSCs增殖能力;流式细胞术分析细胞周期;衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色观察衰老BMSCs百分率;ELISA检测细胞培养上清液中白细胞介素(IL)-6、干细胞生长因子(SCF)含量;DCFH-DA荧光染色流式检测BMSC活性氧簇(ROS)水平;酶学法检测BMSCs内过氧化物丙二醛(MDA)含量和总超氧化物歧化酶(SOD)活性;Western blotting检测衰老相关蛋白P16、P21、P53表达。结果与对照组相比衰老模型组大鼠CFU-Mix集落形成数量明显降低;BMSCs增殖能力显著下降;处于G0/G1期的BMSCs比例增高、S期细胞比例降低,细胞阻滞于G1期;SA-β-Gal染色阳性的BMSCs百分率显著上升;BMSCs培养上清液中IL-6、SCF含量明显下降;BMSC内ROS、MDA氧化损伤指标上升,SOD抗氧化指标下降;衰老相关蛋白P16、P21、P53表达明显上调。结论衰老大鼠骨髓基质细胞表现衰老相关生物学改变,其机制可能与氧化损伤激活衰老信号通路有关。     

外源表达Nkx2.5诱导骨髓间充质干细胞向心肌分化

目的 探讨转染外源性Nkx2.5基因对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)向心肌细胞分化的作用.方法 全骨髓法分离大鼠BMSCs,经多次传代培养扩增纯化,流式细胞术鉴定细胞表面抗原CD90、CD45.脂质体法将pEGFP-N1-Nkx2.5质粒转染BMSCs,观察细胞形态变化;转染48h后,免疫细胞化学检测Nkx2.5的表达.转染4周后,Western blotting检测心肌肌钙蛋白(cTnT)的表达;免疫细胞化学检测cTnT、GATA4的表达,鉴定细胞分化.结果 第3代生长良好的细胞中表达CD90而不表达CD45的占细胞总数的99%.转染48h后,实验组可见部分细胞表达绿色的Nkx2.5-pEGFP融合蛋白,免疫细胞化学结果 表明,Nkx2.5蛋白只在实验组有表达(n=3).转染4周后,Western blotting、免疫细胞化学结果 表明,cTnT、GATA4表达在实验组显著高于pEGFP-N1空质粒转染组和空白对照组(n=3).结论 外源表达Nkx2.5基因能够增强BMSCs向心肌分化.     

骨髓异常增生综合征患者骨髓来源的间充质干细胞免疫功能异常

目的 研究骨髓异常增生综合征(myelodysplastic syndromes,MDS)难治性贫血(refractory anemia,RA)型患者(MDS-RA)和健康成年人骨髓来源的间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cell,BMSC)的免疫学特征,比较它们是否存在免疫功能的异常.方法 分离MDS-RA和健康成年人来源的间充质干细胞,分别检测它们对T细胞周期、活化、抑制和增殖的作用情况.结果 MDS-RA的BMSC抑制T细胞增殖和活化能力均减弱,但是抑制活化的T细胞凋亡的作用反而增强.结论 MDS-RA患者骨髓来源的MSC存在明显的免疫调节功能缺陷,MDS-RA患者骨髓微环境可能存在免疫异常,如果使用MDS患者自体的MSC移植治疗可能不是一种很好的选择.对于MDS患者最好是选用异基因的MSC移植.     

雌激素对人骨髓间质细胞BMP-2 mRNA表达的影响

目的： 探讨雌激素对人骨髓间质干细胞BMP-2基因转录的影响。方法: 将骨髓间质干细胞第3代细胞经1周成骨诱导后，分为17β-雌二醇 100 nmol/L 处理组和对照组，通过RT-PCR法扩增BMP-2 mRNA，测定扩增条带的吸光度值，并与3-磷酸甘油醛脱氢酶看家基因GAPDH的mRNA之比值表示产物mRNA的相对含量。结果: 雌激素处理组BMP-2 mRNA表达明显高于非处理组（P<0.05）。结论: 雌激素通过刺激间质细胞BMP-2 mRNA的表达以发挥其促成骨作用。     

骨髓间充质干细胞来源的外泌体对小鼠肝库普弗细胞极化的影响

目的 探讨骨髓间充质干细胞（BMSCs）来源的外泌体（exosomes）对肝库普弗（Kupffer）细胞极化的影响。 方法 体外分离培养BMSCs后,经流式细胞术鉴定其表面分子表达,通过成骨和成脂诱导培养基诱导鉴定其分化潜能,通过外泌体提取试剂盒从BMSCs培养上清提取外泌体,电子显微镜观察其形态,并用流式细胞术鉴定表面分子表达。体外培养Kupffer细胞随机分为正常培养组、脂多糖（LPS）刺激组、LPS共培养组,光学显微镜下观察体外培养3组Kupffer细胞形态的变化。60只小鼠腹腔注射CCl4复制急性肝损伤模型,并随机分为PBS对照组和外泌体治疗组,HE染色观察体内两组肝组织病理学变化、眼球取血检测肝功能谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）的表达。Western blotting分别检测体外培养的3组Kupffer细胞和体内两组肝脏组织诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和精氨酸酶1（ARG1）的表达,Real-time PCR法检测其iNOS、ARG1、白细胞介素（IL）-1β、肿瘤坏死因子（TNF）-α和C-X-C基序趋化因子（CXCL）-10的表达。 结果 成功分离出BMSCs,具有成骨细胞和成脂细胞分化能力,并表达CD105、CD45;电子显微镜观察到分离的外泌体呈囊泡状,并表达CD63和CD81;光学显微镜观察显示,BMSCs的外泌体能减弱Kupffer细胞活化,BMSCs的外泌体注射后能减弱肝脏组织的病理性改变(P<0.05),降低肝功能ALT 和AST的表达(P<0.05);Western blotting显示,体外实验LPS和外泌体共培养组与体内实验外泌体治疗组的ARG1的表达均增加 (P<0.05),iNOS均降低(P<0.05);Real-time PCR显示,体外LPS和外泌体共培养组与体内外泌体治疗组的iNOS、 IL-1β、TNF-α和CXCL-10的表达下降(P<0.05),ARG1的表达增加(P<0.05)。 结论 BMSCs来源的外泌体抑制肝Kupffer细胞向M1型极化。     

芥子碱对H_2O_2诱导BMSCs成脂分化的影响

目的:探讨中药有效单体芥子碱对过氧化氢(H_2O_2)诱导骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)成脂分化的影响。方法 :先通过全骨髓培养法和流式细胞术鉴定并筛选未分化的大鼠BMSCs;一方面利用H_2O_2诱导BMSCs成脂分化建立模型,一方面采用CCK-8实验检测芥子碱对BMSCs的毒性作用;模型建立成功与芥子碱药用浓度确定后进行油红O半定量实验检测细胞中脂滴含量,筛选出最佳的药物浓度;随后采用油红O染色拍片直接观察药物干预24 h后对BMSCs成脂分化的影响,并且采用qPCR和Western blot实验检测BMSCs中成脂分化相关蛋白——脂肪细胞蛋白2(aP2)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和葡萄糖转运蛋白4(Glut4)的变化情况。结果:浓度为200μmol/L的H_2O_2作用1 h可诱导BMSCs成脂分化;CCK-8实验结果显示在芥子碱浓度40μmol/L的条件下对BMSCs的活力没有显著影响,同时结合油红O半定量实验结果筛选出芥子碱抑制其成脂分化的最佳浓度为15μmol/L;油红O染色实验观察到芥子碱组(15μmol/L)组脂滴较模型组数量明显减少,qPCR和Western blot实验结果亦显示正常对照组和芥子碱组aP2、PPARγ和Glut4表达均低于模型组(P0.01)。结论:芥子碱能够抑制H_2O_2诱导BMSCs向脂肪细胞分化,其机制可能与PPARγ/AMPK信号通路有关。