脂肪干细胞成骨分化的研究进展

创伤或肿瘤导致的骨缺损是骨科、整形修复科、口腔颌面外科等科室的常见疾病,现有的治疗手段均有一定局限性。脂肪干细胞(ASC)是来自脂肪组织的多能干细胞,基于ASC的干细胞疗法和骨组织工程,为骨缺损的修复和再生提供了新的思路。ASC成骨分化是多种基因、蛋白和信号通路相互作用的复杂过程,其中Runx2和Osterix、Wnt、骨形成蛋白、Notch、成纤维细胞生长因子、环磷腺苷/蛋白激酶A、Hedgehog、丝裂原活化蛋白激酶等均扮演了重要角色。体外化学诱导ASC的成骨分化已经非常成熟,利用细胞共培养和各种支架也可诱导ASC的成骨分化。验证ASC分化成骨的方法包括茜素红染色和相关基因与蛋白的检测。影响ASC成骨分化的因素包括供体种属、年龄、脂肪获取部位等供体因素,培养液糖浓度、ASC的代数、冻存等实验因素,血管内皮细胞生长因子、生长分化因子、胰岛素样生长因子、转化生长因子β、尼尔样1型分子、LIM矿化蛋白1、低氧诱导因子1、肿瘤坏死因子α、干扰素γ、IL-6等生长因子,糖皮质激素、雌激素、胰岛素、褪黑素、瘦素等激素,一氧化氮、组蛋白H1、白藜芦醇、曲古抑菌素A、小檗碱、硼替佐米、阿司匹林、辛伐他汀等化学因子及药物,电磁场和超声波等物理因素,拉伸力和剪切力等生物力学因素,钙、锌、锂、锶、硒等金属或非金属离子,微小RNA以及富血小板血清和富血小板纤维蛋白、降钙素基因相关肽、中药和咖啡因等其他因素。本文总结了ASC成骨分化的过程,分析了相关基因和信号通路,回顾了诱导和验证方法,讨论了主要影响因素及其机制,并展望了未来研究方向。     

影响骨髓间充质干细胞成骨分化的力学信号传导机制研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow stem cell,BMSC)是一种具有多向分化潜能的成体干细胞,适量的力学刺激能促进BMSC向成骨细胞分化。近几年来,一些学者利用力学刺激作用于体外培养的BMSC,促进其向成骨细胞分化,并且对其诱导分化的机制进行了大量研究。尽管这一机制目前尚不十分清楚,但是已有的研究表明,多条信号通路参与了该力学信号传导。本文就国内外近几年来关于力学信号影响BMSC成骨分化的信号转导机制研究进展做一综述。     

骨髓间充质干细胞成骨分化调控的研究进展

骨髓间充质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能，其应用是目前国际上组织工程领域中重要的研究内容之一。近年来，许多实验室从分子，生化，物理等水平对其成骨分化调控进行了深入研究，取得了较大的进展。     

骨髓间充质干细胞成脂成骨平衡调控研究进展

骨质疏松症（OP）是一种全身性的骨代谢疾病,主要表现为骨量减少、骨质脆性增加、骨骼微结构退化。随着对骨质疏松症发病机制的深入研究,骨髓间充质干细胞（BMSCs）分化失衡（成骨分化减少,成脂分化增多）是引发骨质疏松症的关键。我们总结了BMSCs成脂成骨分化相关的信号通路,充分理解这些信号通路,有利于更好的阐明骨质疏松症的发病机制,为临床医生有效地治疗骨质疏松症提供帮助。     

电磁场促进骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展

目的:探讨电磁场促进骨髓间充质干细胞成骨分化作用的研究现状。方法:检索电磁场和间充质干细胞相关论文,比对寻找电磁场促进成骨的相关证据,总结电磁场促进间充质干细胞成骨分化的相关研究。结果:电磁场对细胞的作用是复杂多样的,可影响干细胞的基因表达,也能对细胞缝隙通讯产生作用,实验室证明电磁场在体外培养的干细胞增殖和分化方面扮演了一定的角色,临床研究同样证明活体的骨细胞会受到电磁场的作用。结论:电磁场能促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,近年来国内外在这个领域的研究方兴未艾,进一步深入研究非常必要尤其通讯频段电磁场更值得学术界的探讨。     

miR-302对脂肪间充质干细胞向成脂和成骨分化的调控

背景：间充质干细胞具有自我更新能力,在一定条件下能够分化为一定谱系的细胞,但很多机制至今未明。 目的：探究miR-302b对脂肪间充质干细胞向成脂和成骨分化的调控作用。 方法：miR-302模拟物转染作用于脂肪间充质干细胞进行成骨成脂诱导,对照组转染miR-302阴性对照模拟物miR-NC。采用碱性磷酸酶染色及活性分析、茜素红染色、油红O染色和萃取实验观察miR-302上调对脂肪间充质干细胞成骨和成脂分化的影响,以及Western blot检测miR-302上调后成骨分化转录因子Runx2和成骨早期标志物碱性磷酸酶在脂肪间充质干细胞中的表达。 结果与结论：①碱性磷酸酶沉淀物在miR-302过表达细胞中产生的量均明显少于对照组,进一步发现miR-302过表达实验组碱性磷酸酶活性明显低于对照组(P < 0.05)。②miR-302过表达明显抑制了矿物质沉积钙结节的形成,miR-302上调实验组橘红色的钙结节明显少于对照组。③miR-302过表达实验组油红O染色阳性的细胞数明显高于对照组,进一步表明实验组细胞萃取得到的油红O吸光度值明显上升(P < 0.05)。④成骨诱导第6天时成骨分化转录因子Runx2和成骨早期标志物碱性磷酸酶在miR-302过表达的细胞中都有不同程度的下降。⑤以上结果表明miR-302的上调能够抑制脂肪间充质干细胞的成骨分化,同时促进其向成脂分化。miR-302在间充质干细胞向成脂和成骨分化平衡发挥了双向调控作用。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

绿原酸促进成骨前体细胞成骨分化的作用

背景：绿原酸是干李子中含量最丰富的多酚类物质,作为一种食源性药物有望用于骨质疏松治疗之中。目的：探究绿原酸对成骨前体细胞成骨分化的影响及其机制,并在骨质疏松小鼠模型中进行相关验证。方法：(1)体外实验：以含不同质量浓度(0,0.1,1,10,100 mg/L)绿原酸的培养基培养MC3T3-E1细胞,采用CCK-8法检测细胞增殖。采用含0,10,20 mg/L绿原酸的成骨诱导培养基培养MC3T3-E1细胞,进行碱性磷酸酶染色、茜素红染色、成骨基因表达与BMP-2/RUNX2/SMAD4信号通路蛋白检测。(2)体内实验：将32只雌性C57BL/6小鼠随机分成4组,假手术组、去卵巢组及低、高剂量绿原酸组,每组8只,低、高剂量绿原酸组去卵巢后腹腔注射25,50 mg/(kg·d)的绿原酸,连续给药8周。给药8周后,进行骨组织Micro-CT扫描与组织形态学观察。结果与结论：(1)体外实验：当绿原酸质量浓度≤10 mg/L时,对MC3T3-E1细胞的增殖无明显影响。碱性磷酸酶染色与茜素红染色显示,随着绿原酸质量浓度的增加,MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性、钙沉积和钙结节生成能力提高,成骨相关...     

脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素干预细胞生物学活性的变化

背景：研究表明褪黑素能促进脂肪来源干细胞向神经元转化,但对脂肪来源干细胞成骨分化后细胞的作用报道较少。 目的：观察脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素对成骨分化后细胞生物学活性的影响。 方法：①取昆明种小鼠附睾处脂肪利用Ⅰ型胶原酶消化法和差速贴壁法获取、纯化脂肪来源干细胞,应用CD44免疫组化染色对细胞进行鉴定。②取第2代脂肪来源干细胞,加入成骨诱导培养基培养,行碱性磷酸酶染色和von Kossa法检测细胞分化情况。③取成骨诱导后的细胞,加入不同浓度的褪黑素,利用MTT法检测24,48 h时细胞增殖情况。④取成骨诱导后的细胞,加入最佳浓度的褪黑素,分别检测加入药物3,6 d时的碱性磷酸酶活性。 结果与结论：①接种48 h后大多数细胞贴壁,接种后4 d细胞呈现多种细胞形态,并形成大小不一的细胞集落,传代后的细胞形态趋于稳定,均称长梭型,培养细胞CD44呈阳性表达,阳性颗粒位于胞膜,呈棕黄色。②成骨诱导后的细胞应用von Kossa法染色呈阳性,黑色沉积物在细胞外的基质中呈网格状分布;碱性磷酸酶染色呈阳性,细胞内可见棕黑色颗粒。③在24 h和48 h时间点,1,10,100 μmol/L组的吸光度值明显大于空白组(P < 0.05),选择这3个浓度作为最佳的褪黑素浓度。④各组成骨诱导后细胞内碱性磷酸酶活性随时间延长明显增加,差异有显著性意义(P < 0.05)。褪黑素组(1,10,100 μmol/L)在3 d时的碱性磷酸酶活性与空白组相比无明显差异(P > 0.05),在6 d时较空白组明显增加(P < 0.05)。提示褪黑素可以增强脂肪来源干细胞成骨分化后细胞增殖,并提高细胞内碱性磷酸酶活性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

脂肪源性干细胞成骨分化过程中成骨相关miRNA的表达模式

背景：miRNA在细胞分化等众多生理病理过程中起重要调控作用,可调节脂肪来源干细胞成骨分化。 目的：筛选成骨分化相关miRNA,分析miRNA在脂肪来源干细胞成骨分化过程中的表达模式。 方法：从皮下脂肪组织中分离、培养人脂肪来源干细胞。应用基因芯片技术筛选脂肪来源干细胞成骨诱导前后表达差异显著的miRNA,采用RT-PCR技术检测所筛选的miRNA在成骨诱导第7,14,21天上调/下调的相对表达强度,以ELISA试剂盒检测相应时间点成骨相关蛋白的表达情况。 结果与结论：①倒置显微镜下观察,传3代后可获得均一性较高的脂肪来源干细胞,一定诱导条件下具有成骨、成脂、成软骨分化能力。②基因芯片技术筛选出成骨分化前后表达差异变化明显的9个miRNA,其中5个上调,4个下调。③成骨诱导第7天,miR-106a表达上调1.58倍(P < 0.05)。第14天时,9个miRNA均表达上调。第21天时,5个miRNA表达上调,4个表达下调。④成骨相关蛋白骨钙素、碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原及骨唾液酸蛋白的质量浓度在诱导成骨分化第7天即明显升高,第14天达到峰值,第21天略有下降。     

骨髓间充质干细胞成骨分化调控的研究进展

骨髓间充质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能 ,其应用是目前国际上组织工程领域中重要的研究内容之一。近年来 ,许多实验室从分子、生化、物理等水平对其成骨分化调控进行了深入研究 ,取得了较大的进展     

维甲酸对成纤维细胞及脂肪源干细胞成骨诱导的影响

目的　探究维甲酸（RA）对乳鼠真皮成纤维细胞（DFB）及脂肪源干细胞（ADSCs）成骨诱导分化的影响。 方法　分别离体培养5~7 d龄乳鼠DFB及ADSCs。对DFB进行波形蛋白的免疫荧光鉴定,对ADSCs进行成骨、成脂肪诱导并做表面标记物鉴定。用RA及传统成骨诱导液分别对两类细胞进行成骨诱导2周,茜素红染色检测细胞内钙结节的形成,酶标仪检测细胞诱导后ALP 的OD值。 结果　两类细胞在常规成骨诱导及RA诱导成骨后,均有钙结节形成。传统成骨诱导与RA成骨诱导组与各自对照组相比,ALP活性均升高。在DFB组中,RA诱导的ALP活性比传统成骨诱导高,而在ADSCs组中,结果相反。 结论　RA可以促进DFB及ADSCs的成骨分化,并且因细胞种类不同而显著效果不同。     

microRNA-373参与调控人脂肪来源间充质干细胞成骨分化

目的用microRNA-373(miR-373)的模拟物转染人脂肪来源Flk1+间充质干细胞(MSC),探讨microRNA-373对Flk1+MSC成骨分化的影响。方法利用脂质体作为载体,用miR-373模拟物瞬时转染Flk1+MSCs,然后对其进行成骨诱导,碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红染色观察成骨情况,real-time PCR技术检测成骨标志性基因的表达。结果 ALP染色和茜素红可见明显差异;real-time PCR检测结果显示,实验组(miR-373组)成骨标志基因runt相关转录因子2(RUNX2)(0.543±0.021)、ALP(0.556±0.024)和骨钙蛋白(OC)(0.499±0.017)的表达都明显低于对照组(NC组)(P<0.05)。结论 miR-373参与调控Flk1+MSC向骨细胞分化。     

骨髓间充质干细胞诱导成骨的研究进展

骨髓间充质干细胞因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前骨组织工程领域研究的重点之一。对这方面近几年的研究成果从诱导因子的作用及调控机制、物理条件、新的研究方法等方面做了简要论述。     

辛伐他汀可刺激骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:辛伐他汀可显著刺激骨髓间充质干细胞成骨分化,但机制不明.近年研究证实p38 MAPK信号通路参与调控骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的过程.目的:观察p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路在辛伐他汀体外干预刺激骨髓间充质干细胞成骨分化中的作用....     

成人脂肪间充质干细胞的定向成骨诱导

背景：脂肪分离可获得大量的间充质干细胞并成功向骨、软骨、脂肪、心肌等多个方向诱导分化。 目的：建立成人脂肪间充质干细胞体外分离培养、成骨分化方法,并探讨脂肪间充质干细胞作为骨组织工程的种子细胞的前景。 方法：通过胶原酶消化法从成人脂肪中分离间充质干细胞,进行体外培养,流式细胞仪检测细胞表面标记物,CCK8检测细胞活性,成骨诱导液诱导干细胞向骨细胞分化,BCIP/NBT比色法染色检测碱性磷酸酶,茜素红染色检测钙结节形成,RT-PCR检测碱性磷酸酶,骨桥蛋白表达变化。 结果与结论：利用脂肪抽吸液成功培养出脂肪间充质干细胞,且能稳定传代,增殖能力旺盛;流式细胞仪检测证实有特定的间充质干细胞表面标记物表达;成骨诱导脂肪间充质干细胞后呈典型的成骨细胞形态;碱性磷酸酶染色阳性,茜素红染色后可见钙结节形成,成骨诱导培养0,3,7,14,21,28 d,RT-PCR定量检测结果证实碱性磷酸酶、骨桥蛋白阳性表达。说明用酶消化法可以从人脂肪中分离得到脂肪间充质干细胞;脂肪间充质干细胞可向骨细胞诱导分化,阳性表达骨桥蛋白,碱性磷酸酶,是一种优良的骨组织工程的种子细胞。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程全文链接：     

改性3D打印钛支架对脂肪间充质干细胞成骨分化的影响

背景:3D打印钛支架克服了传统钛支架内部结构可控性差及外形不匹配等缺陷,但由于钛的生物惰性较大,使其在植入体内后难以与周围组织快速稳定地结合。目的:采用喷砂酸蚀和阳极氧化方法改性3D打印钛支架表面,观察其对脂肪间充质干细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:采用喷砂酸蚀联合阳极氧化方法在3D打印钛支架表面构建微纳米多孔结构,扫描电镜观察其表面特征。将第3代大鼠脂肪间充质干细胞分别接种于3D打印钛支架组(A组)、3D打印钛支架+成骨诱导液(B组)、改性3D打印钛支架(C组)上,通过细胞骨架与CCK-8实验检测细胞的黏附和增殖能力,碱性磷酸酶与茜素红染色观察细胞的成骨分化能力,实时定量PCR分析细胞成骨相关基因的表达,免疫荧光染色观察细胞骨钙素与骨桥蛋白的表达。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,改性后的3D打印钛支架表面出现微米及亚微米级凹坑和沟槽,内部有直径为70-100 nm的纳米级孔隙,孔隙之间相互连通;(2)共聚焦显微镜下可见,A、B组细胞伪足及触角较少,尚未铺展;C组细胞完全铺展在材料表面,可见大量明显的细胞伪足和触角,紧密附着于材料表面;CCK-8实验显示,改性3D打印钛支架...     

骨髓间充质干细胞诱导成骨的研究进展

骨髓间充质干细胞因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前骨组织工程领域研究的重点之一。对这方面近几年的研究成果从诱导因子的作用及调控机制、物理条件、新的研究方法等方面做了简要论述。     

三磷酸腺苷对骨髓间充质干细胞成骨和成脂分化的影响

背景：骨髓间充质干细胞的功能紊乱是骨质疏松的重要病理机制,而适当力学刺激可促进骨生长、提高骨强度,同时也会使细胞分泌腺苷类物质,如三磷酸腺苷。 目的：探讨三磷酸腺苷对骨髓间充质干细胞成骨和成脂肪分化的影响及其相关机制。 方法：不同浓度(10,50,250 μmol/L)的三磷酸腺苷刺激骨髓间充质干细胞,通过RT-qPCR检测成骨和成脂肪相关基因表达、茜素红染色和油红O染色来评估三磷酸腺苷对骨髓间充质干细胞成骨和成脂分化的影响。Western blot检测三磷酸腺苷刺激对ERK1/2通路激活的影响。 结果与结论：三磷酸腺苷促进骨髓间充质干细胞成骨相关基因的表达和钙沉积,抑制成脂肪相关基因表达和脂滴生成,但不影响细胞增殖,这些影响呈剂量依赖性。三磷酸腺苷可以激活ERK1/2通路,ERK1/2通路抑制剂U0126抑制了三磷酸腺苷对骨髓间充质干细胞的促成骨抑成脂效应。  中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

不同信号通路对牙周膜干细胞成骨分化的影响

背景：牙周膜干细胞作为牙源性间充质干细胞的一种,具有成骨分化潜能,可应用于牙周组织再生修复,而牙周膜干细胞的成骨分化涉及多种信号通路的调控。目的：综述目前已研究因子介导的与牙周膜干细胞成骨分化相关的信号通路及其对成骨分化的影响。方法：在PubMed和中国知网数据库,设置检索时间为2010-2022年,总结了2010年以来与牙周膜干细胞成骨分化相关的8个信号通路的研究进展,最终纳入60篇文献进行分析讨论。结果与结论：(1)牙周膜干细胞作为牙源性间充质干细胞,具有良好的增殖、自我更新及多向分化潜能的特点;作为牙周组织再生修复的种子细胞,牙周膜干细胞应用于牙周炎的治疗具有广阔的前景。(2)目前已有大量研究证实各类因子与牙周膜干细胞成骨分化之间的潜在关系是通过介导各信号通路产生,虽然各信号通路在促进牙周膜干细胞成骨分化方面均有一定作用,但研究最多的是MAPK信号通路和Wnt信号通路。(3)MAPK信号通路包括4条途径,广泛存在于细胞中,对于调节细胞的增殖及分化发挥着重要作用;经典的Wnt/β-连环蛋白通路是控制骨稳态的最重要信号通路之一,已有大量研究证实其与牙周膜干细胞成骨分化存在相关性。(4...