骨髓间充质干细胞在软骨组织工程中的应用

骨髓基质干细胞应用于软骨组织工程已近20年,这方面的研究也成为干细胞领域的研究热点.本文通过检索文献对骨髓间充质干细胞在软骨组织工程中应用的情况、取得的最新进展及面临的主要问题作一综述.随着分子生物学、生物材料学、计算机及纳米生物技术的发展,以骨髓间充质干细胞为种子细胞复合生物材料支架构建的组织工程软骨在修复关节软骨缺损中将具有广阔的应用前景.     

骨髓间充质干细胞定向诱导移植修复关节软骨

背景:骨髓间充质干细胞在不同诱导条件下具有向中胚层组织细胞如成骨细胞、成软骨细胞、肌细胞、脂肪细胞等分化的能力.目的:验证用组织工程方法诱导分化骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨损伤的效果.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-05-03/2007-12-30在沈阳医学院临床中心实验室完成.材料:20只两三月龄的健康新西兰白兔,雌雄不限.方法:①诱导分化体外培养的兔骨髓间充质干细胞.实验组加入地塞米松、碱性成纤维细胞生长因子、维生素C培养1周,再将转化生长因子β替换碱性成纤维细胞生长因子培养3周;以不加诱导剂细胞做对照.②取20只兔.建立膝关节软骨缺损模型,随机分为3组.实验组10只膝关节内植入经诱导的骨髓间充质干细胞;对照组植入未经诱导的骨髓间充质干细胞:空白对照组植入生理盐水.分别于术后2,4,6,8周时处死实验组处死2只,对照组和空白对照组各处死1只进行各项指标检测.主要观察指标:①细胞形态学.②碱性磷酸酶活性的测定.③大体标本观察.④X射线观察.⑤组织切片观察.结果:①经诱导的骨髓间充质干细胞,细胞形态发生明显变化,逐渐由长梭形变为多角形,类似于软骨细胞样形态.②骨髓间充质干细胞经诱导4周后,其碱性磷酸酶活性明显增强(P＜0.05).③术后8周,实验组标本修复组织表面光滑,与周围软骨间界限模糊不清:X射线表现为关节间隙变宽,软骨下骨质囊变得到改善:组织切片观察显示与正常软骨细胞基本上一致.结论:自体间充质干细胞移植可修复关节软骨损伤.     

骨髓间充质干细胞与关节软骨修复的研究进展

关节软骨缺乏血运,创伤、退变等导致的软骨缺损难以自我修复.近年随着组织工程学的发展,利用组织工程的方法修复关节软骨已成为研究的热点.最初人们试图通过体外扩增软骨细胞来修复关节软骨缺损,但软骨细胞为分化终末细胞,体外培养传代过程中易使细胞发生"去分化"即向成纤维细胞转化,表达Ⅰ型和Ⅲ型胶原,丧失分泌软骨基质的能力,并且组织来源有限.相比之下,骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs)具有以下优点:(1)取材方便,可抽取少量骨髓获得,而不必通过手术,避免对患者造成不必要的二次创伤.(2)表型稳定,在体外培养过程中,BMSCs可以保持未分化表型不断增殖.(3)具有强大的体外扩增能力和很好的多向分化潜能.因而BMSCs已成为软骨组织工程再生修复应用的重点种子细胞.     

骨髓间充质干细胞在肾脏疾病中的应用

背景:研究证明,移植间充质干细胞可以修复受损肾脏并可分化为肾小管上皮细胞,从而恢复肾脏的组织结构和功能.目的:综合分析骨髓间充质干细胞对肾脏疾病的治疗作用及其作用机制.方法:应用计算机检索中英文科技期刊数据库1999-01/2009-12期间与间充质干细胞移植和肾脏疾病防治相关的文献,检索词"间充质干细胞、肾脏疾病",限定文章语言种类为中英文.对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文,文献所述内容应与间充质干细胞移植、肾脏疾病相关,且以近5年发表在较权威杂志者优先.排除重复性文章及Meta分析类文章.结果与结论:骨髓间充质干细胞移植可以促进多种肾脏疾病的恢复,通过向肾小球和肾小管细胞分化及促进肾脏分泌等机制对肾脏疾病起到治疗作用.骨髓间充质干细胞用于治疗肾脏疾病多停留在试验阶段,研究对象主要是动物模型,临床研究开展不多,主要在IgA肾病及一些继发性肾脏疾病,如狼疮性肾炎、淀粉养变肾损害、转移性肾细胞癌等中应用,且大多都处于摸索阶段,有很多问题有待解决.     

骨髓间充质干细胞及其在皮肤缺损创面修复中应用的研究进展

文章介绍了骨髓间充质干细胞（BMSCs）的生物学特性和表型特征，对BMSCs的分离、纯化、鉴定、培养扩增履诱导分化等内容作了较为详尽的阐述。BMSCs的生物学特性决定了它在皮肤创面修复过程中可能发挥重要作用，将逐渐成为理想的组织工程化皮肤种子细胞的新来源，为皮肤创面愈合和组织修复的临床治疗开辟新的途径。     

骨髓间充质干细胞在肝硬化中的应用研究进展

骨髓间充质干细胞向肝细胞的分化及对肝脏炎症及纤维化的修复作用越来越受到人们的关注,本文就骨髓间充质干细胞的生物学特性、在肝硬化中的应用机制、干细胞的示踪技术及骨髓间充质干细胞在肝硬化中的应用做一综述。     

骨髓间充质干细胞在神经修复中的研究进展

近年来,干细胞移植技术治疗神经损伤已成为神经修复研究的热点。骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)以其扩增快、多向分化潜能、再生能力强、排斥反应小、可诱导分化为类雪旺细胞等特点被用于治疗临床神经损伤的研究。本文就BM-MSCs的生物学特点、诱导分化为神经细胞的方法及其在神经修复中的应用作一综述。     

自体骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的 通过对受损关节软骨进行未经诱导的兔自体骨髓间质干细胞移植，探讨组织工程移植修复兔关节软骨缺损的效果。方法 取青紫蓝兔股骨骨髓分离间充质干细胞进行培养，采用变性处理及透明质酸盐修饰后的吸收性明胶海绵为载体，实验组用骨髓间充质干细胞修复自体股骨保关节软骨缺损。对照组进行单纯吸收性明胶海绵移植。结果 移植24周后，肉眼下实验组移植物与正常软骨组织难以区分，软骨表面光滑，对照组移植物为白色的疏松组织。光镜下修复组织类似周围正常软骨组织结构，甲苯胺蓝异染与正常软骨组织无区别，为透明软骨组织。对照组24周关节软骨缺损区被纤维软骨样组织修复。结论 自体骨髓间质干细胞移植于受损关节软骨处，可促进关节缺损的修复，恢复软骨组织的结构功能。     

骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的:体外培养骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)并以壳聚糖作为组织工程细胞外支架构建组织工程软骨,探讨其在软骨组织工程中的应用.方法:分离兔BM-MSCs并进行体外传代培养.观察细胞形态及其变化,检测免疫表型CD71的表达;绘制并比较不同代次细胞的生长曲线.传代培养后,检测第2、3、4代BM-MSCs的软骨特异性Ⅱ型胶原(collagenⅡ,ColⅡ)的mRNA的表达.取6只新西兰成年白兔,随机分为两组,A组为单纯壳聚糖支架修复组,B组为壳聚糖支架复合BM-MSCs修复组.分别于术后4、8周处死动物,观察新生区软骨组织修复情况.结果:体外培养获得高纯度且传代能力强的BM-MSCs.修复术后4周,A组仅有纤维组织增生,甲苯胺蓝染色较淡;B组关节软组织缺损处有软骨样组织及胶原生成.术后8周,B组关节软骨缺损处有较明显的软骨组织增生;A组仅在与正常软骨交界处有少量的软骨组织生成;免疫组织化学显示B组ColⅡ有表达.结论:密度梯度离心法联合差速贴壁法能提高BM-MSCs的纯度,通过该途径获得的BM-MSCs可作为软骨组织工程的种子细胞.壳聚糖是比较理想的新型软骨组织工程支架,以BM-MSCs复合壳聚糖构建的组织工程软骨能够较好地修复兔关节软骨缺损.     

骨髓间充质干细胞移植修复肾损伤

背景:研究发现外源性骨髓间充质干细胞能够定居于肾脏并且分化为肾脏细胞,参与损伤肾组织的修复,但对其修复作用途径尚无公认.目的:探讨外源性骨髓间充质干细胞移植对肾损伤的可能治疗作用. 设计、时间及地点:细胞学体内实验,于2007-03/09在南昌大学泌尿外科研究所完成.材料:清洁级SD大鼠56只.雄鼠8只用于制备骨髓间充质干细胞,雌鼠48只随机分为细胞移植组、模型对照组、假手术组,16只/组.荧光染料DAPI为Biotium Inc产品,蓖麻血凝素为Vector Laboratories产品,BrdU为Sigma产品.方法:以密度梯度离心法分离鼠骨髓间充质干细胞,加入DAPI进行标记,调整细胞数为1.5×1010 L-1.细胞移植组、模型对照组建立缺血再灌注肾损伤模型,假手术组开腹后不予结扎肾血管.缺血45 min后,细胞移植组经下腔静脉注入用DAPI标记的骨髓间充质干细胞悬液1 mL,模型对照组、假手术组输入1 mL无菌生理盐水.移植后各组每天腹腔注射BrdU,其后留取血标本和肾组织.主要观察指标:荧光显微镜及免疫组织化学染色观察移植细胞在肾组织中的分布,采用能与肾小管内腔壁特异结合的蓖麻血凝素鉴定移植细胞的分化,以免疫组化方法检测Brdu反映肾组织细胞的增殖状况,检测血清肌苷、尿素氮水平.结果:移植后第3天可见少量DAPI阳性细胞,第4天DAPI阳性细胞数明显增加(P < 0.05),且多数DAPI标记细胞能结合蓖麻血凝素,DAPI阳性细胞主要分布于肾脏外髓质肾小管中,肾皮质和内髓质阳性细胞很少,而肾小球内则未见DAPI阳性细胞.假手术组肾组织细胞增殖非常弱,移植后第4天Brdu阳性细胞数明显低于模型对照组(P < 0.05);移植后第2,3,4天细胞移植组Brdu阳性细胞均明显多于模型对照组(P < 0.05),其分布类似于DAPI阳性细胞.与模型对照组比较,细胞移植组大鼠血清尿素氮水平移植后第1,2天明显降低(P < 0.05);细胞移植组大鼠血清肌苷水平移植后第1,2,3天均显著降低(P < 0.05).结论:移植的外源性骨髓间充质干细胞能够迁移、定居于缺血再灌注损伤后的肾组织中并分化为肾小管上皮细胞;骨髓间充质干细胞移植可促进损伤肾脏本身的细胞增殖再生;对肾损伤后早期肌苷、尿素氮的升高具有一定抑制作用,这种早期对肾功能的保护与其迁移定居到肾脏局部、分化修复损伤的肾小管无关.     

骨髓间充质干细胞和心血管疾病

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,MSCs)能通过取代缺血坏死的心肌细胞,在损伤区域形成新生血管,修复损伤的细胞外基质,分泌各种细胞因子、细胞活素(旁分泌作用)等作用机制来治疗心血管疾病,MSCs将成为心血管疾病治疗最有前途的"种子"干细胞.     

骨髓干细胞及脊髓神经干细胞移植修复臂丛神经损伤的对比实验

目的：检验大鼠骨髓干细胞和脊髓神经干细胞移植对大鼠神经根脊髓内植入治疗臂丛神经根性撕脱伤的作用。方法：实验于2002-03／2004—04在哈尔滨医科大学附属第一医院动物室完成。成年雄性SD大鼠3只用于骨髓基质细胞提取；新生1-3d雄性SD大鼠5只用于脊髓细胞提取；成年雌性Wistar大鼠18只制作C5，C6，C7，C8，T1臂丛神经根性撕脱伤模型。骨髓基质干细胞及脊髓神经干细胞培养至第3代时标记5-溴-2-脱氧尿苷。将大鼠分为3组，每组6只。骨髓干细胞移植组和脊髓神经干细胞移植组分别于损伤脊髓内注入相应干细胞10μL（1&;#215;10^11L^-1），对照组损伤脊髓内注入10μL生理盐水。两个月后观察大鼠运动功能（采用grooming实验评价标准，分为0～5分，0分为严重障碍，5分为正常）；电生理检查结果；大鼠颈髓行病理免疫组织化学检查结果。结果：纳入大鼠18只，实验过程骨髓干细胞移植组死亡2只、脊髓神经干细胞移植组死亡2只、对照组死亡3只。进入结果分析11只。①大鼠神经功能恢复：脊髓干细胞移植组1只大鼠左前肢恢复行走功能，左前爪已伸开，其他3只分别为4分，3分和1分；骨髓神经干细胞移植组3只达2分，1只无恢复；对照组3只存活大鼠无一只恢复。②大鼠电生理检查结果：电生理可见脊髓神经干细胞移植组大鼠肌电图有明显的收缩波。骨髓干细胞移植组大鼠肌电图可见肌肉纤颤波。③大鼠颈髓免疫组织化学结果：植入脊髓神经干细胞和骨髓干细胞均能存活，移植的脊髓神经干细胞分化为突触明显的神经细胞，而骨髓干细胞移植只有较少的细胞分化为突触较长的运动神经元。脊髓神经干细胞较骨髓干细胞分化好，游走广。结论：①脊髓神经干细胞和骨髓干细胞移植对臂丛神经根性撕脱伤神经根再植具有促进作用。②脊髓神经干细胞移植较骨髓干细胞移植对臂丛神经根性撕脱伤神经根再植的功能恢复效果好。③移植的脊髓神经干细胞密度大，分化的神经细胞突触粗大，与周围组织结合良好；移植的骨髓干细胞只有少数细胞分化为胞体较大的运动神经细胞。可见脊髓神经干细胞在脊髓损伤后分化明显好于骨髓干细胞。     

骨髓干细胞及脊髓神经干细胞移植修复臂丛神经损伤的对比实验

目的:检验大鼠骨髓干细胞和脊髓神经干细胞移植对大鼠神经根脊髓内植入治疗臂丛神经根性撕脱伤的作用。方法:实验于2002-03/2004-04在哈尔滨医科大学附属第一医院动物室完成。成年雄性SD大鼠3只用于骨髓基质细胞提取;新生1～3d雄性SD大鼠5只用于脊髓细胞提取;成年雌性Wistar大鼠18只制作C5,C6,C7,C8,T1臂丛神经根性撕脱伤模型。骨髓基质干细胞及脊髓神经干细胞培养至第3代时标记5-溴-2-脱氧尿苷。将大鼠分为3组,每组6只。骨髓干细胞移植组和脊髓神经干细胞移植组分别于损伤脊髓内注入相应干细胞10μL(1×1011L-1),对照组损伤脊髓内注入10μL生理盐水。两个月后观察大鼠运动功能(采用grooming实验评价标准,分为0～5分,0分为严重障碍,5分为正常);电生理检查结果;大鼠颈髓行病理免疫组织化学检查结果。结果:纳入大鼠18只,实验过程骨髓干细胞移植组死亡2只、脊髓神经干细胞移植组死亡2只、对照组死亡3只。进入结果分析11只。①大鼠神经功能恢复:脊髓干细胞移植组1只大鼠左前肢恢复行走功能,左前爪已伸开,其他3只分别为4分,3分和1分;骨髓神经干细胞移植组3只达2分,1只无恢复;对照组3只存活大鼠无一只恢复。②大鼠电生理检查结果:电生理可见脊髓神经干细胞移植组大鼠肌电图有明显的收缩波。骨髓干细胞移植组大鼠肌电图可见肌肉纤颤波。③大鼠颈髓免疫组织化学结果:植入脊髓神经干细胞和骨髓干细胞均能存活,移植的脊髓神经干细胞分化为突触明显的神经细胞,而骨髓干细胞移植只有较少的细胞分化为突触较长的运动神经元。脊髓神经干细胞较骨髓干细胞分化好,游走广。结论:①脊髓神经干细胞和骨髓干细胞移植对臂丛神经根性撕脱伤神经根再植具有促进作用。②脊髓神经干细胞移植较骨髓干细胞移植对臂丛神经根性撕脱伤神经根再植的功能恢复效果好。③移植的脊髓神经干细胞密度大,分化的神经细胞突触粗大,与周围组织结合良好;移植的骨髓干细胞只有少数细胞分化为胞体较大的运动神经细胞。可见脊髓神经干细胞在脊髓损伤后分化明显好于骨髓干细胞。     

透明质酸钠复合外周血间充质干细胞修复软骨缺损

背景:近几年外周血来源的间充质干细胞被重视,但并未见应用其修复软骨缺损的报道.目的:将动员后外周血来源的间充质干细胞与透明质酸钠复合后注入关节腔内,探讨修复关节软骨缺损的可行性.方法:联合应用干细胞因子及粒细胞集落刺激因子动员2月龄兔,取外周血后分离间充质干细胞,进行原代及传代细胞培养.以透明质酸钠为细胞载体材料,将它与第3代间充质干细胞混合制成细胞混悬液.于3月龄兔双膝关节股骨内外髁负重区制造软骨缺损区,随机选取10只以左膝为实验组,术后1周关节腔内注射含透明质酸钠的细胞悬液0.5 mL,右膝为透明质酸钠对照组,注射透明质酸钠0.5 mL,其余5只作为生理盐水对照组,每周1次,连续3次.治疗后12周时处死取材,观察缺损处修复情况、新生组织类型及有无免疫反应.结果与结论:①兔外周血中分离培养的间充质干细胞与骨髓来源的形态相似,能够进行原代培养.②膝关节内注射外周血间充质干细胞与透明质酸钠的混悬液后未见红肿等现象发生,关节活动良好.③治疗后12周时,实验组部分缺损区基本被软骨样组织填满,表面较平整光滑.但部分边界尚可见,浅层纤维化较明显.实验组的修复效果明显优于透明质酸钠对照组及生理盐水对照组.说明动员后外周血间充质干细胞与透明质酸钠的混悬液短期内对关节软骨缺损具有一定的修复作用.     

透明质酸钠复合外周血间充质干细胞修复软骨缺损

背景：近几年外周血来源的间充质干细胞被重视,但并未见应用其修复软骨缺损的报道。目的：将动员后外周血来源的间充质干细胞与透明质酸钠复合后注入关节腔内,探讨修复关节软骨缺损的可行性。方法：联合应用干细胞因子及粒细胞集落刺激因子动员2月龄兔,取外周血后分离间充质干细胞,进行原代及传代细胞培养。以透明质酸钠为细胞载体材料,将它与第3代间充质干细胞混合制成细胞混悬液。于3月龄兔双膝关节股骨内外髁负重区制造软骨缺损区,随机选取10只以左膝为实验组,术后1周关节腔内注射含透明质酸钠的细胞悬液0.5mL,右膝为透明质酸钠对照组,注射透明质酸钠0.5mL,其余5只作为生理盐水对照组,每周1次,连续3次。治疗后12周时处死取材,观察缺损处修复情况、新生组织类型及有无免疫反应。结果与结论：①兔外周血中分离培养的间充质干细胞与骨髓来源的形态相似,能够进行原代培养。②膝关节内注射外周血间充质干细胞与透明质酸钠的混悬液后未见红肿等现象发生,关节活动良好。③治疗后12周时,实验组部分缺损区基本被软骨样组织填满,表面较平整光滑。但部分边界尚可见,浅层纤维化较明显。实验组的修复效果明显优于透明质酸钠对照组及生理盐水对照组。说明动员后外周血间充质干细胞与透明质酸钠的混悬液短期内对关节软骨缺损具有一定的修复作用。     

骨髓间充质干细胞与运动性膝关节损伤

背景:膝关节损伤是运动损伤中最常见的创伤之一,严重影响了运动员的训练和比赛,其损伤还可造成心血管和代谢的运动适应性减退和失用性肌萎缩.骨髓间充质干细胞以其多向分化潜能、低免疫原性、无排斥反应等优点为其在膝关节损伤的防治领域提供了广阔的应用前景.目的:总结骨髓间充质干细胞作用于运动性膝关节损伤的应用,旨在为膝关节损伤的预防和治疗提供科学依据.方法:通过计算机检索PubMed数据库检索1994-01/2010-05的文献资料,以"骨髓间充质干细胞、运动、膝关节损伤"为中文检索词,以"mesenchymal stem cell,spots,knee injuries"为英文检索词.纳入骨髓间充质干细胞和运动性膝关节损伤相关文献,排除重复性研究,共选取了34篇论文进行分析讨论.结果与结论:通过对骨髓间充质干细胞的生理特性、临床应用以及运动性膝关节损伤的因为分析,探讨骨髓间充质干细胞对运动性膝关节软骨、肌腱、肌细胞和半月板损伤的修复作用.结果发现骨髓间充质干细胞以其取材方便、创伤小且易于从骨髓中分离等的优点为修复膝关节软骨损伤、促进其肌腱的修复和治疗膝关节半月板损伤等有极为重要的价值.     

骨髓基质干细胞与骨缺损的修复

背景:骨髓基质干细胞来源广泛,分离方便,扩增迅速,具有多向分化潜能,适合自体移植的特点,同时是骨组织工程中合适的种子细胞.目的:总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,并利用转基因或其复合支架修复骨缺损所具有的优势.方法:检索1990/2009 西文生物医学期刊文献数据及CNKI数据库有关骨髓基质干细胞分离、培养,在骨缺损方面的应用,骨组织工程方面的文献,英文检索词为"Bone marrow stem cells,Repairing,Bone defect",中文检索词为"骨髓基质干细胞,修复,骨缺损".排除重复性研究,保留28篇进一步归纳总结.结果与结论:文章从骨髓基质干细胞作为种子细胞的优势,骨髓基质干细胞的分离和培养,骨髓基质干细胞的成骨诱导及骨髓基质干细胞修复骨缺损等方面进行了总结.利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景.但同时也存在骨髓基质干细胞存化,骨髓基质干细胞的增殖、分化合适的条件,哪些因子能有效促进新骨形成,载体材料及体内植入方式,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题需要进一步的研究.     

骨髓基质干细胞与骨缺损的修复

背景：骨髓基质干细胞来源广泛,分离方便,扩增迅速,具有多向分化潜能,适合自体移植的特点,同时是骨组织工程中合适的种子细胞。目的：总结分析采用骨髓基质干细胞作为种子细胞,并利用转基因或其复合支架修复骨缺损所具有的优势。方法：检索1990/2009西文生物医学期刊文献数据及CNKI数据库有关骨髓基质干细胞分离、培养,在骨缺损方面的应用,骨组织工程方面的文献,英文检索词为＂Bone marrow stem cells,Repairing,Bone defect＂,中文检索词为＂骨髓基质干细胞,修复,骨缺损＂。排除重复性研究,保留28篇进一步归纳总结。结果与结论：文章从骨髓基质干细胞作为种子细胞的优势,骨髓基质干细胞的分离和培养,骨髓基质干细胞的成骨诱导及骨髓基质干细胞修复骨缺损等方面进行了总结。利用骨髓基质干细胞作为种子细胞,与适当的支架材料结合,或用骨髓基质干细胞作为靶细胞,导入外源目的基因诱导成骨的基因治疗来修复骨缺损的方法,给骨缺损的治疗带来光明的前景。但同时也存在骨髓基质干细胞存化,骨髓基质干细胞的增殖、分化合适的条件,哪些因子能有效促进新骨形成,载体材料及体内植入方式,以及如何将骨组织工程与基因治疗的方法结合起来等问题需要进一步的研究。