骨髓间充质干细胞与髓核细胞的体外共培养

背景：细胞移植治疗椎间盘退行性变目前尚处在实验室研究阶段。 目的：通过SD大鼠骨髓间充质干细胞与退行性改变的髓核细胞体外共培养,探索骨髓间充质干细胞能否通过直接接触促进髓核细胞外基质的表达以及髓核细胞能否诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化。 方法：取已自然退变的第6代髓核细胞与生长良好的第4代骨髓间充质干细胞按不同比例(75∶25,50∶50和25∶75)体外共培养7 d,单独髓核细胞(100∶0)与单独骨髓间充质干细胞(0∶100)分别作为阳性对照和阴性对照。 结果与结论：RT-PCR检测显示共培养组(75∶25和50∶50)蛋白多糖和Ⅱ型胶原蛋白条带均明显亮于单独髓核细胞培养组(100∶0),吸光度值比较差异有显著性意义;免疫组织化学检测显示Ⅱ型胶原蛋白在共培养组(75∶25和50∶50)胞浆内的表达明显高于单独髓核细胞培养组(100∶0)。共培养组中可见骨髓间充质干细胞由长梭形向多角形、类圆形转变,胞浆内异染颗粒增多。提示通过体外直接接触共培养,骨髓间充质干细胞能逆转髓核细胞退变,而且髓核细胞能诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞转换。     

髓核细胞诱导骨髓间充质干细胞向髓核方向的分化

背景：国内外已有很多文献相继报道了用骨髓间充质干细胞-藻酸盐复合植入材料来修复大鼠退变的腰椎间盘,但尚缺少对此复合物与正常髓核细胞之间的各项生物学指标的比较。 目的：在Transwell非接触共培养条件下,研究髓核细胞对骨髓间充质干细胞的诱导作用。 方法：全骨髓法培养大鼠骨髓间充质干细胞并鉴定,取第3代骨髓间充质干细胞及髓核细胞复合藻酸盐接种于Transwell共培养系统中,上室接种骨髓间充质干细胞藻酸盐复合物,下室接种髓核细胞藻酸盐复合物,共培养7 d后回收上层骨髓间充质干细胞。 结果与结论：RT-PCR方法检测共培养组Ⅱ型胶原、Sox-9和多功能蛋白聚糖的mRNA表达均接近正常髓核细胞。说明共培养条件下髓核细胞能诱导骨髓间充质干细胞向髓核方向分化。     

全骨髓贴壁法获取组织工程髓核种子细胞的相关研究*

目的明确兔骨髓间充质干细胞的分化能力及分化条件,以TGF-β3和BMP-7诱导兔骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化,为组织工程髓核的构建提供良好的种子细胞。方法利用全骨髓贴壁法分离获取兔骨髓间充质干细胞,并对细胞进行培养和传代,以特定的环境及细胞诱导液进行诱导,促使其向特定的中胚层细胞分化。再将细胞分为四组,A:空白对照组,B:BMP-7诱导组,C:TGF-β3诱导组,D:TGF-β3与BMP-7共同诱导组,诱导21天后对蛋白聚糖、Ⅰ型胶原、Ⅱ型胶原、Ⅹ型胶原和SOX9基因进行realtime-PCR检测。结果全骨髓贴壁法分离获得的原代兔骨髓间充质干细胞生长良好,2周后显微镜下观察细胞间形态较为一致,成纺锤形。细胞传代后生长良好。细胞表面表达CD29、CD105、CD166表面标记物。在成骨诱导培养液、成软骨诱导培养液和脂肪诱导培养液的诱导下,培养21天后,通过特定染色发现兔骨髓间充质干细胞向预定方向分化生长。以TGF-β3和BMP-7生长因子诱导21天后,蛋白聚糖、Ⅱ型胶原和SOX9基因表达C组和D组明显高于A组和B组(P0.05),X型胶原表达A组和B组明显高于C组和D组(P0.05),Ⅰ型胶原表达四组之间无明显差异。结论全骨髓贴壁法可以成功分离获得状态良好的兔骨髓间充质干细胞,在成骨诱导培养液、成软骨诱导培养液和脂肪诱导培养液的诱导下,兔骨髓间充质干细胞可向预定的方向分化且生长良好。TGF-β3和BMP-7诱导兔骨髓间充质干细胞后可明显提高其类髓核细胞具有的下游基因表达水平。     

转化生长因子β1对骨髓干细胞分化类髓核细胞的影响

背景：转化生长因子β1是骨髓间充质干细胞分化为类髓核细胞的首选生长因子,适当浓度能诱导骨髓间充质干细胞的增殖和分化。 目的：观察不同质量浓度转化生长因子β1对大鼠骨髓间充质干细胞体外向类髓核细胞分化的影响,优化骨髓间充质干细胞体外培养条件。 方法：取成年大鼠股骨骨髓,体外培养、纯化。取第3代成年大鼠骨髓间充质干细胞,实验组用加入不同质量浓度转化生长因子β1(0,1,10,20 μg/L)的HG-DMEM无血清培养液诱导3,7,14,21 d;对照组普通状态下用含体积分数为10%胎牛血清的HG-DMEM培养液自然分化。 结果与结论：10 μg/L转化生长因子β1诱导液诱导的骨髓间充质干细胞蛋白聚糖与Ⅱ型胶原蛋白水平明显高于其他实验组和对照组(P < 0.01)。各实验组14 d时蛋白聚糖的表达均较3,7,21 d时高(P < 0.01)。对照组各时间点蛋白聚糖Aggrecan及Ⅱ型胶原表达均呈阴性。提示10 μg/L的转化生长因子β1能提高大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导分化类髓核的数量,从而使骨髓间充质干细胞发挥更高的治疗效率。     

胰岛素样生长因子-1对骨髓间充质干细胞分化类髓核细胞的作用

目的:观察不同浓度胰岛素样生长因子-1(IGF-1)对兔骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化成类髓核细胞的作用。方法:应用3月龄新西兰大白兔骨髓和髓核进行BMSCs及髓核细胞的分离培养与鉴定;将第2代BMSCs和原代髓核细胞构建共培养体系,实验组加入不同浓度IGF-1(0、10、50、100、150μg/L)的无血清培养液诱导5、10、15、20、25 d;以10%胎牛血清的培养基单独培养BMSCs作为阴性对照。利用免疫印迹检测各组BMSCsⅡ型胶原及蛋白聚糖的表达情况。结果:100μg/L IGF-1诱导液诱导的BMSCsⅡ型胶原和蛋白聚糖蛋白水平高于对照组和其他实验组。结论:100μg/L IGF-1能提高兔BMSCs体外诱导分化成类髓核细胞的数量。     

SOX-9和GDF-5共同转染骨髓间充质干细胞向类髓核细胞的分化

背景：移植间充质干细胞预防和治疗椎间盘退变是一种可行的方法,将SOX-9和GDF-5共同转染骨髓间充质干细胞,使其向髓核细胞转化,以期获得更大的髓核诱导和促增殖效应。 目的：探讨SOX-9和GDF-5基因共同诱导兔骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化的效果。 方法：提取、分离、纯化4周龄新西兰大白兔骨髓间充质干细胞,取第3代骨髓间充质干细胞分为5组体外诱导其向类髓核细胞分化,分别为未转染组、空载体转染组、SOX-9转染组、GDF-5转染组、共转染组。转染后第14 天采用RT-PCR检测SOX-9,GDF-5和Ⅱ型胶原的mRNA表达,免疫组化染色法检测髓核细胞标记物KRT19表达。 结果与结论：共转染组SOX-9 mRNA表达高于转染SOX-9组,差异有显著性意义(P < 0.05);共转染组GDF-5 mRNA表达高于转染GDF-5组,差异有显著性意义(P < 0.05)。共转染组Ⅱ型胶原表达高于转染SOX-9组、转染GDF-5组,差异有显著性意义(P < 0.05)。SOX-9转染组及GDF-5转染组KRT19呈阳性表达,共转染组呈强阳性表达,可见被转染的骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化,且双基因转染诱导骨髓间充质干细胞向类髓核细胞分化的能力和分泌细胞外基质的能力明显高于单基因转染。     

兔髓核细胞诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为髓核细胞的研究

目的 研究体外新西兰大白兔髓核细胞(nucleus pulposus cells)与SD大鼠骨髓间充质干细胞(mes-enchymal stem cells,MSCs)共培养时,兔髓核细胞与大鼠MSCs直接和间接接触对MSCs分化为髓核细胞的影响.方法 DAPI (4‘,6-二咪基-2‘-苯吲哚盐酸)标记原代髓核细胞后,分别与第三代MSCs按接触组和非接触组(Transwell培养系统)共培养.每隔24小时应用免疫荧光观察MSCs的形态学变化,并用RT-PCR方法检测Ⅱ型胶原和可凝集蛋白多糖(Aggrecan)的表达.结果 直接接触培养组中可见分化的MSCs形态和功能接近髓核细胞;非直接接触组的MSCs未见变化.结论 髓核细胞与MSCs的直接接触,是诱导MSCs分化为髓核细胞的重要因素.     

脂肪与髓核来源间充质干细胞在转化生长因子β1诱导下向类髓核细胞分化

背景:大量研究表明多种组织来源的成体干细胞在体外均可向类髓核细胞分化。椎间盘髓核组织来源间充质干细胞在转化生长因子β1诱导下能否向类髓核细胞分化?其分化能力与脂肪间充质干细胞相比是否有差异目前未见报道。目的:比较脂肪间充质干细胞与髓核间充质干细胞在转化生长因子β1诱导下向类髓核细胞诱导分化能力的差异。方法:分别取大鼠腹股沟处脂肪组织与尾段脊柱,采用机械酶消化法分离培养脂肪间充质干细胞与髓核间充质干细胞。流式细胞仪检测两种细胞CD105、CD90、CD29、CD45、CD44、CD34、CD24的表达。脂肪间充质干细胞与髓核间充质干细胞各自分为诱导组、无因子诱导组和对照组,诱导组以转化生长因子β1标准软骨诱导液培养,无因子诱导组以不含转化生长因子β1的软骨诱导液培养,对照组以含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养液培养。培养14 d后用RT-PCR检测各组细胞Ⅱ型胶原、蛋白多糖、SOX-9基因的表达。结果与结论:两种细胞CD105、CD90、CD29表达阳性,CD45、CD44、CD34、CD24表达阴性。向类髓核细胞诱导培养14 d后两种细胞诱导组Ⅱ型胶原、蛋白多糖、SOX-9基因表达水平较对照组均明显升高,差异有显著性意义(P0.05);髓核间充质干细胞诱导组3种基因的表达水平明显高于脂肪间充质干细胞诱导组,差异有显著性意义(P0.05)。提示脂肪间充质干细胞与髓核间充质干细胞均具有向类髓核细胞分化的能力,而髓核间充质干细胞相对于脂肪间充质干细胞其软骨相关基因表达更高,可能更适合于作为组织工程髓核研究的种子细胞。     

自体激活富血小板血浆干预兔骨髓间充质干细胞体外成软骨分化的研究

背景：自体富血小板血浆激活后可释放多种生长因子,可以促进骨髓间充质干细胞的增殖与分化。 目的：观察自体激活富血小板血浆对体外培养的兔骨髓间充质干细胞向成软骨细胞分化的影响。 方法：取兔股骨骨髓,全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞;取第3代骨髓间充质干细胞,分别应用体积分数10%自体激活富血小板血浆和体积分数10%胎牛血清培养液进行体外培养,观察其向成软骨细胞分化情况。 结果与结论：分离培养的兔骨髓间充质干细胞呈长梭形,传代后细胞生长迅速。流式细胞仪检测发现第3代细胞高表达CD29、CD44,而低表达CD45。免疫荧光细胞化学染色显示经自体激活富血小板血浆诱导的骨髓间充质干细胞表达Ⅱ型胶原;实时荧光定量PCR检测发现经自体激活富血小板血浆诱导的骨髓间充质干细胞Ⅱ型胶原α1链基因和聚集蛋白聚糖基因表达明显高于经胎牛血清诱导的骨髓间充质干细胞(P < 0.01)。可见自体激活富血小板血浆具有促进兔骨髓间充质干细胞向软骨细胞方向分化的潜能。     

脂肪间充质干细胞向髓核样细胞定向分化研究

目的探讨SD大鼠来源的髓核(nucleus pulposus,NP)细胞促使脂肪间充质干细胞(adipose tissue-derived mesenchymal stem cells,AMSCs)向NP样细胞定向分化的分子机制。方法采用酶消化法取脂肪细胞,极限稀释法纯化细胞;采用组织块培养法培养NP细胞。利用流式细胞技术,免疫荧光及RT-PCR检测对AMSCs及NP细胞进行鉴定。结果 AMSCs中Sca-1和CD44的阳性率较高,而CD45和CD11b阴性,共培养组荧光强度明显亮于单纯AMSCs组,AMSCs在NP细胞的诱导下聚焦蛋白聚糖(Aggrecan)、Ⅱ型胶原蛋白(CollagenⅡ)、Sox-9等表达水平较对照组高。结论共培养环境中髓核细胞分泌的可溶性因子TGF-1能促使AMSCs向NP样细胞定向分化。     

骨髓间充质干细胞体外诱导成软骨细胞的动态观察

背景：骨髓间充质干细胞向软骨细胞定向诱导时间报道不一,对诱导中细胞动态变化进行观察比较的研究较少。 目的：观察兔骨髓间充质干细胞诱导8,11,14,17,20 d向成软骨细胞定向分化的动态变化情况以及诱导成熟时间。 方法：穿刺新西兰大白兔股骨穿刺抽取骨髓,密度梯度离心法分离、培养骨髓间充质干细胞。传至第3代后予以含转化生长因子β1等成分的无血清诱导液定向向软骨细胞诱导。根据不同的诱导时间分成为5组：8 d组、11 d组、14 d组、17 d组及20 d组。通过观察各组细胞形态、甲苯胺蓝染色结果、Ⅱ型胶原免疫组化结果、培养液内多聚蛋白聚糖含量,比较各实验组定向诱导为成软骨细胞的情况。 结果与结论：诱导8 d时细胞形态有较明显改变,14 d时具有明显的软骨细胞形态。诱导培养液在诱导4 d时即可检出少量多聚蛋白聚糖,在8 d时浓度出现明显升高,并保持缓慢升高至20 d。在14 d时,诱导的细胞爬片甲苯胺蓝染色可见异染颗粒;Ⅱ型胶原免疫组化明显阳性表现。提示单层高密度接种的骨髓间充质干细胞,在转化生长因子β1等因子作用下能定向诱导为软骨细胞,诱导早期即可能有少量细胞向成软骨细胞分化,8 d时初步具有软骨细胞的形态、功能特征,14 d时成为较成熟的软骨细胞;诱导过程中细胞保持较高的生物活性。     

热休克汗腺细胞诱导人骨髓间充质干细胞的表型转化

背景：未休克汗腺细胞与骨髓间充质干细胞的共培养和休克汗腺细胞与骨髓间充质干细胞的直接共培养均对骨髓间充质干细胞的表型改变无影响。 目的：在体外建立热休克汗腺细胞模型和骨髓间充质干细胞与汗腺细胞间接共培养体系;分析共培养前后骨髓间充质干细胞的形态学、细胞表型的变化情况,探讨骨髓间充质干细胞向汗腺细胞分化的可行性。 方法：体外分别分离培养、扩增并鉴定骨髓间充质干细胞和汗腺细胞,建立汗腺细胞体外热休克模型,继续孵育3-5 d,收集上清液作为条件培养基对骨髓间充质干细胞分化诱导,对比共培养5,10 d骨髓间充质干细胞形态学变化;应用免疫组织化学和流式细胞仪法检测对比共培养10 d后骨髓间充质干细胞细胞表型的改变。 结果与结论：①骨髓间充质干细胞表面标志 CD29、CD44、CD105阳性,汗腺细胞表面标志CK7、CK8、CK18、CK19、CEA阳性。②骨髓间充质干细胞诱导分化后细胞表型的改变：被诱导的细胞中CEA、CK7、CK8和CK19 染色阳性,而对照组没有检测到CEA、CK7、CK8和CK19染色阳性的细胞;流式细胞仪检测CEA、CK7、CK8和CK19的阳性率分别是60.67%,53.34%,54.11%和58.62%。说明实验成功诱导骨髓间充质干细胞,并获得汗腺细胞表型;通过建立适当的体外汗腺诱导培养体系,中胚层的骨髓间充质干细胞可以通过跨胚层分化途径转变为汗腺细胞。     

热休克内皮细胞诱导骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞分化

文题释义：血管内皮细胞：研究中一般称内皮细胞,通常指衬于心、血管和淋巴管内表面的单层扁平上皮,它形成血管的内壁。它们具有吞噬异物、细菌、坏死和衰老组织的功能,还参与机体免疫活动功能。 热休克：组织工程中一种细胞处理方法,将细胞置于42 ℃(也有文献报道为47 ℃)中1 h,造成热休克状态。 背景：目前关于间充质干细胞向内皮细胞分化的研究,多采用细胞因子或2种细胞共培养的方法进行诱导,热休克处理的内皮细胞诱导间充质干细胞向内皮细胞分化尚未见报道。 目的：观察热休克处理的人脐静脉内皮细胞诱导骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞分化的能力,并探究诱导骨髓间充质干细胞形成血管的能力。 方法：将热休克处理后的人脐静脉内皮细胞与人骨髓间充质干细胞体外非接触共培养,诱导14 d后采用流式细胞仪和免疫荧光检测骨髓间充质干细胞中CD144、CD31、VEGFR2、vWF表型的表达;将诱导14 d后的骨髓间充质干细胞、未诱导的骨髓间充质干细胞移植到裸鼠皮下,14 d后取移植物做苏木精-伊红染色,观察体内血管形成能力;Matrigel成血管实验观察诱导14 d后的骨髓间充质干细胞和未诱导的骨髓间充质干细胞的体外血管生成能力。 结果与结论：①共培养后骨髓间充质干细胞形态改变,呈类似铺路石状排列,流式细胞仪及细胞免疫荧光结果显示共培养后骨髓间充质干细胞VEGFR2、CD31、CD144、vWF表达增加;②体内移植物苏木精-伊红染色显示诱导后的骨髓间充质干细胞排列较对照组规律,有成血管倾向;③体外Matrigel成血管实验显示诱导后骨髓间充质干细胞成血管能力较对照组有所增加;④结果表明,与热休克处理的人脐静脉内皮细胞共培养能促进人骨髓间充质干细胞向内皮细胞分化,内皮细胞特异性表型转化较明显,具有一定血管形成倾向。 ORCID: 0000-0003-4089-8882(曹百川) 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     

成人骨髓多能成体祖细胞生物学性状及向成软骨样细胞的诱导分化

背景：骨髓多能成体祖细胞具有比骨髓间充质干细胞更强的分化潜能和扩增能力并具有胚胎干细胞样的多向分化潜能,但分化为成软骨样细胞的研究目前少见报道。 目的：观察成人骨髓成体多能祖细胞的体外培养条件、生物学特性及其向成软骨样细胞分化的可能性。 方法：观察体外培养成人骨髓成体多能祖细胞的形态、生长情况,并鉴定;以分化培养基诱导成人骨髓成体多能祖细胞向无软骨细胞分化。 结果与结论：光学显微镜下观察培养的成人骨髓多能成体祖细胞体积偏大,长多角型,数个细长伪足,细胞核大,细胞质丰富,细胞增殖能力旺盛;可见转录因子4、阶段特异性胚胎表面抗原1表达,未见T细胞表面黏附分子CD44,CD45,CD133和主要组织相容性抗原系统Ⅱ的表达;诱导分化后,分化细胞经甲苯胺蓝染色后呈异染性,可表达Ⅱ型胶原。证实,实验成功体外培养了成人骨髓多能成体祖细胞,骨髓多能成体祖细胞在一定诱导条件下具有向成软骨样细胞分化的潜能。     

骨形态发生蛋白2体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化

背景：目前研究者尝试使用各种细胞因子、中药单体和组织裂解液等诱导剂作用于其分化过程,用以修复梗死的心肌组织。 目的：探索骨形态发生蛋白2在大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导分化为心肌样细胞过程中的作用。 方法：分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞。应用含有骨形态发生蛋白2的培养基定向诱导培养(对照组为普通培养基培养) 72 h,其后换用普通培养基继续培养4周。 结果与结论：初分离的细胞经纯化培养后,显示CD29阳性、CD34阴性,符合骨髓间充质干细胞的特征,生长曲线显示各代细胞生长规律相近。经骨形态发生蛋白2体外诱导培养后,细胞形态狭长,排列紧密、方向一致。分化后的细胞均阳性表达C-TnI、C-TnT 、desmin、α-sarcomeric actin和P38MAPK。空白对照组则基本不表达以上蛋白。提示骨形态发生蛋白2可以诱导大鼠骨髓间充质干细胞体外定向分化为心肌样细胞,是骨髓间充质干细胞体外心肌分化的一种新的有效诱导剂。     

Effects of hypoxias and scaffold architecture on rabbit mesenchymal stem cell differentiation towards a nucleus pulposus-like phenotype

Nucleus pulposus grafts are needed for patients requiring replacement of their degenerated intervertebral discs. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) are a potential autologous stem cell source for the nucleus pulposus regeneration. One of the key issues of constructing functional nucleus pulposus using MSCs, however, is to differentiate MSCs into nucleus pulposus phenotype in?vitro and to maintain their phenotypic stability in?vivo. In this study, three-dimensional (3D) nanofibrous poly(l-lactide) (PLLA) scaffolds were seeded with multi-potent rabbit MSCs and the constructs were induced along nucleus pulposus development routes in a hypoxia chamber (2% O(2)) in the presence of TGF-β1. It was found that nanofibrous scaffold could support the differentiation of rabbit MSCs towards a nucleus pulposus-like phenotype in?vitro, as evidenced by upregulated expression of a few important nucleus pulposus-associated genes (aggrecan, type II collagen and Sox-9), abundant deposition of extracellular matrix (glycosaminoglycan (GAG) and type II collagen), and the continuous expression of the nucleus pulposus-specific marker, hypoxia-inducible factor (HIF)-1α. The subcutaneous implantation results confirmed that hypoxic induction before implantation could help the constructs to retain their phenotype and resist calcification in?vivo. Therefore, the above data showed the promise of using 3D nanofibrous scaffolds in combination with TGF-β1 and hypoxic induction to regenerate functional nucleus pulposus grafts for intervertebral disc replacement.     

两种培养体系条件下人脐带间充质干细胞向软骨细胞的分化

背景：无支架体外诱导间充质干细胞向软骨细胞分化的方法主要包括高密度微团培养、单层细胞培养、与软骨细胞体外共培养等,其中高密度微团培养和体外单层细胞培养因操作简便易行,诱导成功率高受到广泛关注。 目的：寻求一种更佳的无支架体外诱导人脐带间充质干细胞向软骨细胞分化的方法。 方法：组织块法分离人脐带间充质干细胞,流式细胞仪鉴定其表面标志。收集第3代人脐带间充质干细胞分别采用平面诱导培养和离心管聚集成团培养,使其向软骨细胞分化。 结果与结论：人脐带间充质干细胞的细胞表型CD105⁺/CD29⁺/CD44⁺/CD31^-/CD34^-/CD40^-CD45^-/HLA^-DR^-。未诱导的人脐带间充质干细胞表达微弱的软骨细胞标志物,经诱导后葡萄糖胺聚糖和Ⅱ型胶原表达量显著增加,其中聚集成团培养的表达量高于平面培养。实时定量PCR结果显示,诱导后细胞较诱导前均高表达葡萄糖胺聚糖、Ⅱ型胶原和SOX-9 mRNA,其中聚集成团培养的表达量高于平面培养。说明人脐带间充质干细胞在聚集成团培养体系中诱导更有利于其分化成软骨细胞。