骨髓间充质干细胞成骨方向诱导过程中的基因表达

背景：目前骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化演变中的基因表达模式尚不明确。 目的：观察骨髓间充质干细胞向成骨细胞诱导分化过程中碱性磷酸酶、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原、碱性成纤维细胞生长因子和骨钙素基因的表达情况,验证骨髓间充质干细胞是否向成骨细胞成熟分化。 方法：抽取2月龄新西兰大白兔股骨骨髓,全骨髓贴壁法培养获得骨髓间充质干细胞,用矿化诱导培养基(DMEM/F12、地塞米松1×10-8 mmol/L、β-磷酸甘油钠0.01 mol/L、维生素C 0.05 g/L)进行成骨诱导培养,用反转录-聚合酶链反应方法检测诱导培养后第一二代骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原、碱性成纤维细胞生长因子和骨钙素基因的表达情况,并对该骨髓间充质干细胞表面抗原CD44进行鉴定。 结果与结论：经矿化诱导培养基诱导培养后,第一二代骨髓间充质干细胞阶段性表达碱性磷酸酶、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原、碱性成纤维细胞生长因子和骨钙素基因;第1代骨髓间充质干细胞抗原CD44阳性率达44.4%。提示兔骨髓间充质干细胞在体外矿化诱导培养中逐渐向成骨细胞分化,分别于诱导后第一二代细胞中阶段性顺序表达成骨细胞特异性基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原、碱性成纤维细胞生长因子和骨钙素,该细胞已具备成骨细胞特征,为揭示骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化过程中基因表达机制提供了实验依据。     

大鼠骨髓间充质干细胞与成骨细胞共育环境下Ⅰ型胶原的表达

背景：骨髓间充质干细胞在不同条件下可以分别分化为成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、脂肪细胞、神经胶质细胞、血管内皮细胞等。 目的：与成骨细胞共培养的条件下，观察大鼠骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达。 设计、时间及地点：细胞学体外观察，于2007-01/08在广州中医药大学附属骨伤科医院细胞室完成。 材料：3月龄SPF级SD大鼠6只用于骨髓间充质干细胞的分离与扩增，1 d龄以内清洁级SD乳鼠10只用于成骨细胞的分离与扩增。 方法：贴壁法分离骨髓间充质干细胞，扩增后以流式细胞仪检测其均一性及细胞表型。采用酶消化法分离培养成骨细胞，以磷酸酶染色观察细胞分泌情况。利用Transwell培养板将成骨细胞和骨髓间充质干细胞在培养液以及其中的大分子蛋白可以相互交流而细胞间不相互接触的培养板内培养，以采用普通培养板单独培养的骨髓间充质干细胞为对照。 主要观察指标：观察骨髓间充质干细胞的形态学变化及矿化能力，20 d后半定量RT-PCR方法检测骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达，茜素红染色后显微镜下计数钙化结节。 结果：流式细胞仪检测结果显示细胞均一性较好，2代细胞均一性在90%以上，CD34、CD45表达为阴性，CD44表达阳性。成骨细胞原代培养20 d时出现不透光的钙化结节，生长期细胞分裂相多见，细胞突起相互连接，汇合时呈铺路石状。茜素红染色矿化结节呈现酒红色，骨碱性磷酸酶染色可见胞质内出现黑色颗粒或块状沉淀。共培养的骨髓间充质干细胞形成的钙化结节数高于对照组(P < 0.05)；与成骨细胞共培养的骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原表达量明显高于对照组(P < 0.01)。 结论：与成骨细胞共培养的骨髓间充质干细胞Ⅰ型胶原的表达量高，成骨能力强。     

低渗结合自然沉降法分离兔骨髓间充质干细胞及其鉴定

背景：骨髓间充质干细胞数量极少,10万个骨髓有核细胞中才有1个骨髓间充质干细胞,如何成功分离并鉴定骨髓间充质干细胞是研究中的关键工作。 目的：建立完善的骨髓间充质干细胞体外分离培养体系,从细胞的形态、表型和功能方面鉴定骨髓间充质干细胞。 方法：低渗原理去除杂细胞,结合自然沉降分离骨髓间充质细胞,并对其形态学特征进行光镜观察。对骨髓间充质细胞的表型进行流式细胞仪检测。并将骨髓间充质细胞向成骨细胞和脂肪细胞进行诱导分化,行形态学观察和碱性磷酸酶、Von kossa、Ⅰ型胶原、油红O染色检测。 结果与结论：实验分离获取的骨髓间充质细胞经表型鉴定为：CD29(+),CD45(-);向成骨细胞诱导后,碱性磷酸酶、矿化结节染色及Ⅰ型胶原检测均为阳性;向脂肪细胞诱导后,油红O染色阳性。结果表明实验分离的骨髓间充质细胞为类成纤维细胞样非造血类干细胞,此类细胞具有向成骨细胞和脂肪细胞分化的功能。     

体外诱导脐血间充质干细胞分化为成骨细胞

背景：脐血间充质干细胞在特定的诱导条件下可以分化成为多种类型的细胞,易于体外培养扩增,但脐血中间充质干细胞的建立时间长、频率低是其主要缺点。 目的：体外分离培养脐血间充质干细胞,并诱导其向成骨细胞方向分化。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2008-06/2009-01在青岛大学医学院试验室完成。 材料：脐血取自足月正常分娩的产妇,由青岛市立医院妇产科提供。 方法：采用percoll密度梯度法体外分离培养人脐血间充质干细胞,当细胞汇合90%单层细胞后胰蛋白酶消化传代。取第3代脐血间充质干细胞,以1×106密度接种,当细胞达50%~60%融合时,加入含0.1 μmol/L地塞米松、10 mmol/L β-甘油磷酸钠、50 μmol/L维生素C的DMEM成骨细胞诱导液;对照组加入普通低糖DMEM培养液培养。 主要观察指标：倒置显微镜下观察细胞生长及增殖情况,流式细胞仪检测细胞表面标志物的表达,细胞生长曲线分析,透射电镜观察细胞超微结构,von Kossa染色和碱性磷酸酶染色检测向成骨细胞诱导分化情况。 结果：原代培养的脐血间充质干细胞形态与骨髓间充质干细胞相似,传代后细胞形态均一,呈梭形旋涡状排列。第3代脐血间充质干细胞高表达CD29,CD44,CD13,不表达CD34。生长潜伏期为两三天,第三四天进入对数增殖期,1个月后进入平台期。胞核呈类圆形或不规则形,核膜清晰,有一两个核仁,染色质较粗,胞质中细胞器丰富,细胞表面有微绒毛。第3代脐血间充质干细胞成骨诱导7 d后逐渐汇合呈铺路石状,14 d后von Kossa染色出现钙化结节,碱性磷酸酶染色呈阳性;对照组未见钙化结节,碱性磷酸酶染色呈阴性。 结论：采用percoll密度梯度法可成功从人脐血中分离出间充质干细胞,并在体外诱导分化为成骨细胞。     

羊水来源OCT-4阳性胎儿间充质干细胞向血管内皮细胞的体外诱导分化

背景：已证实将血管内皮细胞与具有良好组织相容性的生物材料复合,并移入体内后可增殖分化形成血管。但由于获取内皮细胞时创伤较大,所以细胞来源是一个急需解决的问题。 目的：探讨羊水来源OCT-4阳性胎儿间充质干细胞分化为内皮细胞的可行性。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2008-06/2009-03在上海交通大学医学院附属新华医院科研中心完成。 材料：羊水标本来自孕16~22周行产前诊断的孕妇,在超声引导下行羊膜腔穿刺取得60 mL羊水。 方法：采用免疫磁珠细胞分选法去除人羊水细胞中CD44和SSEA-4阳性细胞,使OCT-4阳性胎儿间充质干细胞间接得到分离,并在体外进行培养扩增。取第3代羊水来源OCT-4阳性胎儿间充质干细胞,诱导组换用含体积分数为15%胎牛血清的内皮细胞生长培养液,对照组持续用原培养液培养细胞。 主要观察指标：倒置相差显微镜观察诱导过程中细胞形态变化,采用间接细胞免疫荧光法、内皮细胞吞噬DiI-acLDL法检测诱导效果。 结果：诱导30 d后,镜下观察细胞集落相互连接,呈典型的“鹅卵石”样外观,经诱导的羊水来源OCT-4阳性胎儿间充质干细胞可在体外保持良好的增殖活力。诱导后的贴壁细胞eNOS和vWF呈阳性表达,细胞胞浆内可见发出红色荧光的DiI阳性细胞;对照组细胞免疫荧光染色eNOS和vWF均呈阴性,且无红色荧光细胞出现。 结论：羊水来源的OCT-4阳性的胎儿间充质干细胞在适当的体外微环境下,可诱导分化为血管内皮细胞。     

兔骨髓间充质干细胞培养及向成软骨细胞的诱导分化

背景：骨髓间充质干细胞没有理想的特异性表面标志物，对其鉴定尚无统一标准，大多数鉴定依赖于其形态水平、功能特征及培养过程中出现的分化表型来协助鉴定。 目的：体外培养扩增、鉴定兔骨髓间充质干细胞，观察其诱导分化为成软骨细胞的可行性。 方法：密度梯度离心法提取兔骨髓间充质干细胞，采用倒置显微镜进行形态学观察；用含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养液培养细胞，每日定时进行细胞计数，观察细胞生长速度；采用流式细胞学方法分别检测原代及第3代细胞CD44、CD45、CD29的表达情况；取第3代生长良好的兔骨髓间充质干细胞，以特定培养液诱导(含体积分数为10%胎牛血清、转化生长因子1 10 μg/L、胰岛素样生长因子Ⅰ110 μg/L、转铁蛋白6.25 mg/L、地塞米松10 mmol/L、维生素C 0.05 mmol/L)，倒置显微镜下观察形态变化，免疫组织化学检测软骨特异性Ⅱ型胶原的表达。 结果与结论：培养的细胞长梭形，呈成纤维细胞样生长，传代细胞生长迅速。流式结果表明，原代细胞有62.4%的细胞表达CD29，有60.3%的细胞表达CD44，有2.79%的细胞表达CD45，第3代有99.9%的细胞表达CD29，有99.6%的细胞表达CD44，有2.62%的细胞表达CD45。骨髓间充质干细胞诱导后体外扩增能力明显降低，诱导21 d后形态变化比较显著，Ⅱ型胶原阳性细胞较多。结果显示应用密度梯度离心法可成功分离并扩增骨髓间充质干细胞，第3代细胞纯度较高，在适当的条件下，具有分化为成软骨细胞的潜能。     

犬骨髓间充质干细胞分离纯化和成骨诱导分化：Ficoll液密度梯度离心法体外分离的可行性*★

背景：目前骨髓间充质干细胞较经典的分离方法是Percoll密度梯度离心法，以去除血细胞成分，但该法操作较为复杂，分离犬骨髓时需要配制密度，且离心次数较多，对细胞损伤大。 目的：拟建立可靠、高纯度的犬骨髓间充质干细胞体外分离纯化方法，并观察其在体外扩增、成骨诱导分化的能力。 方法：于犬髂后上棘抽取骨髓液10 mL，肝素抗凝，Hanks液稀释后，加入1.077 g/mL Ficoll液3 mL，2 000 r/min离心20 min，吸取有核细胞形成白色云雾状的分层界面，用含胎牛血清的DMEM离心2遍，按12×104/cm2密度接种，于37 ℃、体积分数为5%的CO2培养箱内培养。细胞传代后，加入含地塞米松、β-磷酸甘油钠、L-2-磷酸抗坏血酸的DMEM成骨条件培养液进行诱导。免疫细胞化学染色和免疫荧光染色检测成骨细胞特征性分泌蛋白骨钙素、骨桥蛋白的表达，以及Ⅰ型胶原的表达，并进行碱性磷酸酶染色与茜素红染色。 结果与结论：1.077 g/mL Ficoll液密度梯度离心法分离所得的有核细胞层相对于Percoll液分层明显，可获得纯度较高的骨髓间充质干细胞，接种细胞生长良好，平均倍增时间为24 h。犬骨髓间充质干细胞体外成骨诱导培养后，骨钙素、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原均呈阳性表达，碱性磷酸酶染色后细胞胞浆呈蓝绿色，茜素红染色后细胞外基质中出现散在的红色结节，可在体外定向分化为成骨细胞。     

骨髓间充质干细胞在诱导液条件下向软骨细胞的定向诱导分化

背景：骨髓间充质干细胞易于从骨髓中分离，来源取材方便，对供体损伤小，具有强大的增殖能力及多向分化潜能，便于自体移植，如能成功诱导为软骨细胞将是软骨组织工程理想的种子细胞。 目的：观察体外诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞的定向分化，并对分化后细胞进行鉴定。 设计、时间及地点：细胞形态学、蛋白质组学的比较观察于2005-05-03/2007-12-30在沈阳医学院临床中心实验室完成。 材料：骨髓间充质干细胞来源于二三个月龄新西兰健康大白兔，体质量2~2.5 kg。 方法：采用全骨髓法分离培养兔骨髓间充质干细胞。取生长良好的细胞第4代细胞消化传代，以1×105密度接种于24孔板中将生长状态良好的细胞在含有地塞米松、碱性成纤维细胞生长因子、维生素C及 转化生长因子β的培养液中诱导分化。 主要观察指标：采用免疫组化的方法进行细胞鉴定，RT-PCR法检测诱导分化细胞 II型胶原的表达。 结果：骨髓间充质干细胞经成骨诱导后,由长梭形变为椭圆形及肾形。免疫组织化学方法显示所培养间充质干细胞不表达CD34、CD45，但CD105显阳性。骨髓间充质干细胞在未经诱导时不表达Ⅱ型胶原蛋白，经诱导后在500~750 bp之间可见明显条带。 结论：骨髓间充质干细胞经含地塞米松、碱性成纤维细胞生长因子维生素C及 转化生长因子β等培养液诱导后，可以在体外向软骨细胞转化，高表达Ⅱ型胶原，并经细胞形态学及蛋白质组学RNA水平鉴定验证。     

血清剥夺与β-巯基乙醇联合诱导孕足月羊水干细胞向神经元样细胞分化

背景：羊水干细胞是一种新的干细胞来源,具有不同于成体间充质干细胞的生物特性。目前有关羊水干细胞的研究多数以孕中期羊水为基础,对孕足月羊水所知甚少。 目的：探讨孕足月羊水干细胞向神经元分化的可能性。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2007-10/2008-08在解放军总医院妇产科及解放军军事医学科学院干细胞及再生医学研究室完成。 材料：孕足月羊水来自在解放军总医院行剖宫产、排除胎儿畸形的孕38~40周健康孕妇。 方法：贴壁法从羊水中体外分离培养羊水干细胞,胰酶-EDTA消化传代。取第四五代细胞,用含1 mmol/Lβ-巯基乙醇、体积分数为20%胎牛血清、10 μg/L碱性成纤维生长因子的低糖培养基预诱导24 h,去除培养液,洗涤后加入含5 mmol/Lβ-巯基乙醇的无血清低糖培养基向神经元方向诱导4.0~5.0 h;对照组不加任何诱导剂。 主要观察指标：孕足月羊水干细胞的形态及免疫表型,诱导后向神经元样细胞的分化。 结果：培养的羊水干细胞呈梭形,漩涡状排列,间质干细胞来源标志CD105,CD29及I类组织相容性抗原HLA-ABC均呈阳性表达,胚胎干细胞标志性基因SSEA-4亦呈阳性表达,不表达造血干细胞标志。诱导后,细胞形态发生明显改变,胞浆回缩,出现类似轴突的细长的两极或多极突起,免疫荧光染色神经元特异性烯醇化酶呈阳性表达。 结论：在血清剥夺与β-巯基乙醇联合诱导条件下,孕足月羊水干细胞具有向神经元样细胞分化的潜力。     

成人脂肪间充质干细胞体外长期培养后的成骨分化潜能

背景：获得足够数量的种子细胞需要在体外进行长期传代扩增,目前涉及体外长期培养对成人脂肪间充质干细胞的基本生物学性状及成骨分化潜能影响的报道甚少。 目的：观察体外长期培养对成人脂肪间充质干细胞的基本生物学性状及其成骨分化潜能的影响。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2008-01/06在解放军兰州军区兰州总医院骨科研究所完成。 材料：成人腹部皮下脂肪组织来源于骨盆骨折患者,由解放军兰州军区兰州总医院创伤骨科提供。 方法：Ⅰ型胶原酶消化法从成人脂肪组织中分离培养脂肪间充质干细胞,体外传代扩增。收集第2,5,10,15,20代细胞,加入成骨培养液进行成骨诱导分化。 主要观察指标：脂肪间充质干细胞的超微结构、表面分子标志表达、生长曲线、成骨潜能。不同代数脂肪间充质干细胞成骨诱导后骨钙素及Ⅰ型胶原的吸光度值比较。 结果：脂肪间充质干细胞成骨诱导第7天,由长梭形变为椭圆形、多角形,岛状分布,胞浆中出现黑色颗粒。细胞表面有较多伪足,有一两个核仁,有分叶,具备正常细胞器结构。表达CD44(96.31%),不表达CD34(1.15%)。第2,5,10,15,20代脂肪间充质干细胞的生长曲线无明显差异,均呈反“S”形。上述各代细胞诱导7 d后开始表达碱性磷酸酶,且随诱导时间的延长阳性细胞数增多,至诱导28 d出现圆形不透明结节,诱导14 d骨钙素、Ⅰ型胶原均呈阳性表达。随传代次数的增加,骨钙素及Ⅰ型胶原的吸光度值均有所减低,至第20代时差异显著(P < 0.05)。 结论：成人脂肪间充质干细胞经体外长期培养后,其一般生物学性状可保持稳定,但成骨分化潜能有所下降。