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。     

骨髓基质干细胞成骨分化过程中Wnt、骨形态发生蛋白2信号通路相关因子与辛伐他汀的作用*

背景：辛伐他汀可促进体外培养的人或鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞分化,但作用机制尚不清楚。 目的：观察辛伐他汀对大鼠骨髓基质干细胞向成骨细胞分化过程中Wnt与骨形态发生蛋白2信号途径中相关因子表达的影响。 方法：取6周龄雌性SD大鼠双侧股骨、胫骨全骨髓进行体外成骨细胞诱导培养。实验分为对照组及SIM组。SIM组加入浓度为10-7 mol/L辛伐他汀,对照组加入等量无水乙醇和PBS。培养14 d,行碱性磷酸酶染色,28 d时,行von Kossa染色观察细胞外基质矿化情况;培养14,21 d,免疫荧光细胞化学染色观察成骨细胞中β-catenin,Smad1/5,Cbfa1的表达及分布。 结果与结论：大鼠骨髓基质干细胞经体外诱导后可分化为具有碱性磷酸酶活性和矿化细胞外基质能力的成熟成骨细胞。辛伐他汀可显著上调骨髓基质干细胞成骨分化过程中碱性磷酸酶的表达。同时,与对照组比较,SIM组β-catenin,Smad1/5,Cbfa1表达明显增多(P < 0.05),且呈现明显的核内聚集趋势。说明辛伐他汀促进骨髓基质干细胞向成骨细胞分化的作用可能与调控Wnt与骨形态发生蛋白2信号通路中相关因子的表达及细胞内分布有关。     

体外诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化

背景：常规诱导方法诱导的细胞生长缓慢，数量少，使用生长因子可加快诱导速度，但生长因子价格昂贵限制了它的使用。 目的：验证未加生长因子的诱导液体外诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的效率。 设计、时间及地点：对比细胞学观察，于2007-07/2008-02在青岛大学医学院附属医院中心实验室完成。 材料：骨髓来源自体干细胞移植治疗糖尿病患者，均征得患者同意。 方法：采用密度梯度法分离培养骨髓间充质干细胞，应用0.1 μmol/L地塞米松、10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠、50 μmol/L维生素C对第3代骨髓间充质干细胞进行诱导，同时设立对照组，不加入诱导剂。 主要观察指标：相差显微镜观察骨髓间充质干细胞的形态变化，诱导后经碱性磷酸酶染色和钙结节染色观察细胞形态变化。 结果：第3代骨髓间充质干细胞在相差显微镜下呈均匀分布生长，形态为长梭形。经成骨诱导7 d后培养细胞逐渐汇合呈铺路石状，随着诱导时间的延长，局部细胞呈重叠生长，间充质逐渐堆积、间充质中矿盐沉积，形成多个结节，并逐渐融合。培养14 d可形成倒置显微镜下可见的褐色点状矿化结节中心；培养21 d形成小片状矿化结节，von Kossa法测定可见钙结节呈黑色，碱性磷酸酶活性测定为阳性。 结论：骨髓间充质干细胞易诱导分化为成骨细胞，且增殖快，成骨能力强。     

高糖条件下大鼠下颌骨成骨细胞的活性

背景：临床研究证实,糖尿病是引起牙周病变及牙槽骨丧失的危险因素,而糖尿病所致的高血糖对颌骨改变的影响机制目前仍未完全阐明。 目的：观察高糖对体外培养的下颌骨成骨细胞增殖、分化、矿化的影响。 方法：分离培养大鼠下颌骨成骨细胞,分别在生理糖浓度(5.5 mmol/L;对照组)和高糖条件下(16.5 mmol/L;高糖组)培养,采用MTT法、PNPP法、生化法、放射免疫法及茜素红S钙染法检测各组细胞的增殖能力、碱性磷酸酶活性、钙吸收、骨钙素分泌水平及矿化能力。 结果与结论：高浓度的葡萄糖能显著促进成骨细胞的增殖(P < 0.05),降低成骨细胞骨钙素的分泌(P < 0.01),增加钙结节的数量及面积(P < 0.01)。与对照组比较,高糖组成骨细胞碱性磷酸酶活性在21 d时显著增高(P < 0.01),钙吸收在14~21 d时显著降低,而在21~28 d时显著增高(P < 0.01)。说明高糖能促进体外培养的大鼠下颌骨成骨细胞的增殖,延迟其分化和矿化。     

抗坏血酸、β-甘油磷酸钠和地塞米松联合诱导大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化*

背景：成骨细胞来源于骨髓中的间质干细胞,但骨髓间充质干细胞经过高度扩增后,细胞群会出现生长速率减慢等变化,并出现没有分裂倾向的扁平状细胞。 目的：进一步验证在一定诱导条件下,体外分离培养的大鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞的定向分化情况。 设计、时间及地点：细胞学体外对照观察,于2007-03/10在南方医科大学解剖实验室完成。 材料：4周龄SD大鼠3只,由南方医科大学实验动物中心提供。成骨诱导过程所使用的抗坏血酸、地塞米松、β-甘油磷酸钠为美国 Sigma公司产品。 方法：采用密度梯度离心+贴壁筛选法体外分离纯化大鼠骨髓间充质干细胞,融合后用EDTA及胰蛋白酶消化,按1∶3传代培养。取生长良好的第2代骨髓间充质干细胞,调整细胞数量为1×107 L-1,分为2组：对照组加入含体积分数为0.1胎牛血清的DMEM-LG培养基,诱导组加入成骨诱导液进行培养,成骨诱导液为含50 mg/L抗坏血酸、0.1 μmmol/L地塞米松、0.5 mmol/Lβ-甘油磷酸钠、体积分数为0.1胎牛血清的DMEM-LG培养基。 主要观察指标：骨髓间充质干细胞的生物学特性,成骨诱导前后细胞碱性磷酸酶活性,诱导后矿化结节的形成。 结果：刚接种的骨髓间充质干细胞呈圆形;原代培养24 h后大部分细胞贴壁生长,呈短梭形、三角形、多边形;72 h时贴壁细胞分裂增殖,逐渐呈长梭形;至第5天可见明显细胞集落形成;第9~10天细胞达80%以上融合;传代后细胞贴壁和增殖速度加快,呈有规则的方向性排列。与诱导前比较,骨髓间充质干细胞成骨诱导7 d后碱性磷酸酶活性明显提高（P < 0.05）。连续成骨诱导20 d后,诱导组可见多个散在分布的圆形不透明钙化结节,对照组未见矿化结节沉积。 结论：在抗坏血酸、β-甘油磷酸钠和地塞米松联合诱导下,大鼠骨髓间充质干细胞可定向分化为成骨细胞。     

富血小板血浆对体外培养骨骼肌干细胞增殖及成骨活性的作用☆

背景：已有研究发现富血小板血浆可以影响骨髓间充质干细胞和脂肪干细胞的生长和分化。 目的: 观察富血小板血浆对体外培养的骨骼肌干细胞增殖与诱导成骨的影响,探讨富血小板血浆影响骨骼肌干细胞的机制。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2008-06/10在上海交通大学附属第六人民医院中心实验室完成。 材料：普通级新西兰大白兔9只,体质量2.5~3 kg,年龄1岁左右,雌雄不限。 方法：取兔右后肢比目鱼肌体外培养新西兰大白兔骨骼肌干细胞。取兔耳中央动脉血,经离心处理后制备富血小板血浆。将细胞分为实验组与对照组,实验组以含12.5%自体富血小板血浆的条件培养液干预,对照组不进行富血小板血浆干预。 主要观察指标：①细胞形态学观察。②以四甲基偶氮唑盐法检测细胞增殖活性。③以碱性磷酸酶钙钴法染色、碱性磷酸酶活性测定、茜素红染色和骨钙素免疫荧光染色检测细胞成骨活性。 结果：四甲基偶氮唑盐法显示富血小板血浆诱导实验组较对照组增殖明显(P < 0.01);碱性磷酸酶活性较对照组增高明显(P < 0.01)。富血小板血浆诱导实验组碱性磷酸酶染色阳性,骨钙素免疫荧光染色阳性,茜素红染色可见钙结节形成。 结论: 富血小板血浆对体外培养的骨骼肌干细胞增殖与成骨分化活性具有显著的促进作用。     

新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞生物学行为的影响

背景：国内外对骨形态发生蛋白7的研究倾向于其在组织工程方面的应用,但是骨形态发生蛋白7除具有很强的骨诱导活性之外,还影响动物生殖系统的生长发育及生理功能,如何在充分发挥其骨诱导活性的同时,避免其他生物学作用,是骨组织工程领域面临的一个难题。 目的：观察人工合成的新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞增殖、成骨分化及矿化等生物学行为影响。 方法：分离培养大鼠骨髓基质干细胞并用流式细胞仪进行鉴定。将传至第3代的骨髓基质干细胞分为实验组和对照组,实验组在培养基加入终质量浓度为100 mg/L的骨形态发生蛋白7多肽,对照组不加多肽。分别在培养的2,4,6,8,10 d对各组细胞进行MTT检测,评价其增殖情况;培养7,14 d后,通过检测细胞内钙含量和碱性磷酸酶活性评价其成骨分化情况,并进行钙黄绿素染色观察其矿化情况。 结果与结论：原代培养大鼠骨髓基质干细胞生长良好,其纯度达到91.5%。细胞增殖实验显示骨髓基质干细胞在实验组和对照组中均增殖良好,差异无显著性意义(P > 0.05);诱导培养7 d和14 d后,实验组碱性磷酸酶活性及钙含量显著高于对照组(P < 0.05),实验组细胞矿化明显强于对照组。实验结果表明新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞增殖没有显著影响,但可以促进其向成骨方向分化及矿化。     

地塞米松诱导联合骨形成蛋白２基因修饰兔骨髓间质干细胞的成骨转化★

背景：骨髓间质干细胞在地塞米松等骨诱导剂的作用下能够向成骨细胞分化；同时骨形成蛋白2在骨修复过程中促进细胞增殖分化和基质分泌，在体内外均可诱导骨形成，以上二者联合应用可能会产生一定的协同效应。 目的：分析体外经地塞米松诱导是否能增强骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间质干细胞的成骨转化能力。 设计：随机化配对设计。 单位：解放军第四军医大学西京医院。 材料：实验于2004-02/2004-08在解放军第四军医大学全军骨肿瘤研究所完成。选用2月龄新西兰白兔20只，由解放军第四军医大学实验动物中心提供（许可证号：军动管字第2005C00117号）。室温、常湿，正常喂食。双侧取材，左侧肢体来源骨髓间质干细胞为地塞米松诱导组，右侧为对照组（未经诱导）。 方法：将地塞米松诱导组和对照组兔骨髓间质干细胞分别转导含有人骨形成蛋白2基因的复制缺陷重组腺病毒Ad-BMP-2后，以反转录-聚合酶链反应和免疫组化方法检测细胞中骨形成蛋白2的表达情况。观察骨髓间质干细胞的生长情况，并应用碱性磷酸酶检测试剂盒及骨钙素放免试剂盒测定Ad-BMP-2转导5 d后两组骨髓间质干细胞的碱性磷酸酶活性和骨钙素含量。 主要观察指标：①骨髓间质干细胞中骨形成蛋白2的表达情况。②骨髓间质干细胞的形态学变化。③骨髓间质干细胞中碱性磷酸酶活性和骨钙素含量。 结果：①转导后骨形成蛋白2基因在地塞米松诱导组和对照组兔骨髓间质干细胞中均有表达。②骨髓间质干细胞经地塞米松成骨诱导后形态较不规则，呈三角形、多角形改变，较基础培养基培养细胞生长缓慢。基因转导后细胞形态无明显改变。③转基因5 d后，地塞米松诱导组骨髓间质干细胞培养上清中碱性磷酸酶活性高于对照组[(134.36±8.84，104.02±7.83) nkat/L(t =3.350 6，P < 0.01，n =20)]；地塞米松诱导组骨髓间质干细胞骨钙素分泌量高于对照组[(14.68±0.73，6.52±1.21) μg/L(t =3.568 2，P < 0.01，n =20)]。 结论：转基因前的地塞米松诱导能够促进骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间质干细胞增殖和成骨转化。     

富血小板血浆诱导兔骨髓基质干细胞向成骨细胞的分化

背景：对于骨髓基质干细胞向成骨细胞的定向诱导分化,目前大多存在诱导物价格昂贵、制备困难或细胞培养周期长、成骨能力低等缺点,近年研究发现浓缩血小板中存在的生长因子有诱导骨再生的作用。 目的：观察富血小板血浆对体外培养兔骨髓基质干细胞的增殖和成骨细胞分化作用。 方法：从8只兔双侧股骨大转子抽取骨髓,体外分离培养兔骨髓基质干细胞,传至第3代分为两组,实验组用含1%富血小板血浆的DMEM进行干预,对照组加入普通DMEM条件培养液。 结果与结论：倒置显微镜下,原代培养细胞24~36 h后开始贴壁,10~12 d细胞融合成单层。实验组细胞培养第2天已贴壁,第6天细胞大部分融合;对照组细胞形态学变化较实验组晚出现1~3 d。培养第2,6,10,14天,碱性磷酸酶活性测定和茜素红钙结节染色结果显示,体外培养的兔成骨细胞生长良好,生化指标稳定,表现出与典型的成骨细胞相似的形态特征和生物学特性,证实富血小板血浆能促进体外培养的兔骨髓基质干细胞增殖,并能促使其向成骨细胞分化。     

大鼠骨髓间充质干细胞体外向成骨细胞分化培养的生物学特性

背景：骨髓间充质干细胞因取材方便、对机体损伤小,是目前最为合适的骨组织工程种子细胞,但其体外培养的具体方法及生物特性仍无定论。 目的：建立一种简单有效的骨髓间充质干细胞的体外培养及成骨诱导方法,并探讨其体外培养的生物学特点。 方法：采用贴壁法分离提纯Wistar大鼠骨髓间充质干细胞,传至第3代细胞后,分别在普通培养基(对照组)和成骨诱导培养基(实验组)中培养10 d,绘制细胞生长曲线。于培养第4,7,10,13,16天检测两组细胞碱性磷酸酶活性,并对细胞爬片行Von kossa染色。 结果与结论：采用贴壁法获得了均一性较好的骨髓间充质干细胞,对照组细胞生长速度明显快于实验组细胞。对照组细胞碱性磷酸酶活性明显低于实验组(P < 0.05)。实验组细胞Von kossa染色为阳性,对照组为阴性。说明贴壁筛选法是一种简单有效的骨髓间充质干细胞的分离纯化方法,骨髓间充质干细胞在体外可诱导分化为成骨细胞。