基质细胞衍生因子1及其受体CXCR4对人骨髓间充质干细胞向

背景：近年研究发现移植的骨髓间充质干细胞能向颅内创伤、脑卒中、炎症和变性疾病等病灶部位迁移,进而发挥治疗作用,但对于其向病灶定向迁移的具体机制还不十分清楚。 目的：探讨基质细胞衍生因子1及其受体 CXCR4在移植的骨髓间充质干细胞趋向缺血脑组织迁移中的作用。 设计、时间及地点：细胞学体内实验,于2008-02/2009-02在解放军第三军医大学新桥医院中心实验室进行。 材料：骨髓标本取自解放军第三军医大学附属新桥医院血液科收治的15~40岁正常或原发病未累及骨髓患者,三四月龄健康雄性SD大鼠72只由解放军第三军医大学野战外科研究所实验动物中心提供。 方法：密度梯度离心贴壁筛选法分离纯化、体外培养人骨髓间充质干细胞。54只大鼠参照Nagasawa线栓法制备局灶性脑缺血再灌注模型,剩余18只作为假手术组,仅插入线栓10 mm。模型组及假手术组大鼠各取9只,分别于造模后第2,4,8天,采用Real-time PCR和免疫组织化学法定量分析缺血脑组织基质细胞衍生因子1表达变化。剩余36只脑缺血再灌注模型鼠随机分为细胞移植组、溶液对照组,18只/组,于再灌注后24 h分别从尾静脉缓慢注入1 mL人骨髓间充质干细胞悬液(含2×109 L-1个细胞)或1 mL PBS。 主要观察指标：人骨髓间充质干细胞CXCR4 mRNA和蛋白的表达,缺血再灌注后脑组织基质细胞衍生因子1 mRNA和蛋白表达变化,免疫组织化学检测人骨髓间充质干细胞向缺血脑组织的迁移和分布。 结果：RT-PCR结果发现人骨髓间充质干细胞表达CXCR4 mRNA,免疫细胞化学染色发现CXCR4主要表达于人骨髓间充质干细胞的胞膜和胞浆。脑缺血再灌注损伤后2,4,8 d,趋化因子基质细胞衍生因子1 mRNA水平呈上升趋势,与假手术组比较差异有显著性意义(P < 0.05)。经静脉移植的人骨髓间充质干细胞定向迁移到脑损伤区域,并大量分布于基质细胞衍生因子1高表达的缺血半暗区,损伤侧大脑半球人骨髓间充质干细胞数量显著高于对侧半球(P < 0.01)。 结论：基质细胞衍生因子1及其受体CXCR4参与并促进人骨髓间充质干细胞向脑缺血再灌注损伤区的迁移。     

大鼠骨髓间充质干细胞血管细胞黏附分子1及细胞间黏附分子1的表达

背景：骨髓间充质干细胞系统性输注后,何种因素促使其迁移到正确部位尤为关键,目前认为黏附分子在介导骨髓间充质干细胞向缺血或损伤组织迁移过程中起重要作用。 目的：观察血管细胞黏附分子1与细胞间黏附分子1在大鼠骨髓间充质干细胞中的表达。 方法：采用直接贴壁法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,免疫细胞化学染色检测血管细胞黏附分子1及细胞间黏附分子1蛋白的表达,应用免疫荧光直标法在流式细胞仪上检测血管细胞黏附分子1及细胞间黏附分子1抗原的表达率,RT-PCR半定量分析血管细胞黏附分子1及细胞间黏附分子1 mRNA的表达。 结果与结论：免疫细胞化学染色结果显示,骨髓间充质干细胞血管细胞黏附分子1呈弱阳性表达,细胞间黏附分子1呈强阳性表达。流式细胞仪检测结果显示,血管细胞黏附分子1表达率为6%,细胞间黏附分子1表达率为100%。RT-PCR检测结果显示,血管细胞黏附分子1 mRNA呈微弱表达,细胞间黏附分子1 mRNA呈高度表达。提示在生理状态下,体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞低表达血管细胞黏附分子1,高表达细胞间黏附分子1。     

CXCL12/CXCR4生物学轴对骨髓间充质干细胞修复脊髓损伤的影响☆

背景：研究发现不同途径移植骨髓间充质干细胞均能向脊髓损伤部位迁移,进而发挥治疗作用。 目的：探讨CXCL12/CXCR4生物学轴对骨髓间充质干细胞趋向脊髓损伤部位迁移的作用。 方法：采用改进的脊椎骨破坏法制备脊髓损伤模型。假手术组只打开皮肤,不损伤脊髓且不作任何干预;模型组于造模后第2天采用腰骶鞘内注射5 μL生理盐水;细胞移植组于造模后第2天采用腰骶鞘内移植5 μL骨髓间充质干细胞。 结果与结论：①荧光显微镜下可见,横切的脊髓损伤局部有大量的标记细胞聚集,而在损伤部位远端1 cm处,仅见少量的标记骨髓间充质干细胞。②骨髓间充质干细胞表达中等水平的趋化因子CXCL12,其特异性结合受体CXCR4也有低水平表达。③脊髓损伤7 d后,局部CXCL12表达增强,主要集中在脊髓损伤部位的皮质区域,而在损伤部位1 cm以外的脊髓组织未见大量表达的CXCL12。CXCR4蛋白表达没有明显的时间效应。④检测CXCL12 mRNA的转录水平发现细胞移植组的CXCR4转录水平明显高于假手术组和模型组,损伤后14 d脊髓损伤局部CXCL12的转录水平最强,21 d时降低,CXCL12的局部转录水平明显高于远端。⑤脊髓损伤部位也表达趋化因子CXCR4,但其表达水平没有时程差异。损伤局部的CXCR4转录水平略高于远端,但差异无显著性意义。说明CXCL12/CXCR4生物学轴参与骨髓间充质干细胞向脊髓损伤区域迁移。     

趋化因子Fractalkine体外趋化骨髓基质细胞迁移的实验研究

目的探讨趋化因子Fractalkine对骨髓基质细胞(BMSCs)的体外迁移作用。方法采用全骨髓法培养成年Wistar大鼠BMSCs,取第五代BMSCs行免疫荧光鉴定;后通过细胞免疫荧光及RT-PCR的方法检测BMSCs表达趋化因子受体CX3CR1的情况,利用Boyden小室法探讨趋化因子Fractalkine对BMSCs的体外趋化作用及其特异性。结果第五代BMSCs都表达间充质干细胞标记物Vimentin、Laminin及Fibronectin;CX3CR1细胞免疫荧光及RT-PCR结果证实BMSCs表达趋化因子受体CX3CR1,趋化因子Fractalkine(5、50、500ng/mL)体外可趋化BMSCs迁移,抗Fractalkine多克隆抗体可对抗其趋化迁移作用。结论Fractalkine/CX3CR1通路参与BMSCs体外迁移,为进一步研究BMSCs的迁移机制提供了理论依据。     

心肌梗死大鼠体外培养心肌组织对间充质干细胞迁移的作用

背景：间充质干细胞具有改善心脏功能的潜力,间充质干细胞移植后向心脏归巢的机制尚不完全清楚。 目的：观察心肌梗死大鼠体外培养的心肌组织对间充质干细胞迁移的作用及可能机制。 方法：建立大鼠心肌梗死模型,培养大鼠心脏组织块,密度梯度离心及贴壁筛选法分离培养骨髓间充质干细胞,24只SD大鼠随机抽签法分为心肌梗死组、假手术组及正常对照组。假手术组只穿线不结扎,正常对照组不做任何处理。荧光染料DAPI标记间充质干细胞,利用transwell模型进行共培养,共培养48 h。荧光镜下计数迁移细胞数,CD34/CD44免疫细胞化学染色进行迁移细胞定性,免疫荧光检测迁移细胞CXCR4的表达情况,心脏组织切片行免疫组织化学染色检测基质细胞衍生因子1的表达情况并进行平均吸光度分析。 结果与结论：心肌梗死组单位视野迁移细胞数显著高于假手术组(P < 0.05),正常对照组未见迁移细胞。免疫细胞化学染色显示迁移细胞CD44阳性而CD34阴性,符合间充质干细胞特点,其膜受体CXCR4阳性表达。心肌梗死组及假手术组心脏切片基质细胞衍生因子1阳性表达,正常对照组心肌组织不表达基质细胞衍生因子1。心肌梗死组心脏组织基质细胞衍生因子1平均吸光度显著高于其他组别(P < 0.05)。提示心肌梗死后大鼠心脏组织能促进间充质干细胞迁移,这一效应的实现可能与基质细胞衍生因子1-CXCR4轴的作用有关。     

趋化因子CXCL-8趋化骨髓间充质干细胞迁移的体外效应

背景：早期研究表明趋化因子参与骨髓间充质干细胞的体外趋化,确定骨髓间充质干细胞体内迁移的分子机制,对其介导的细胞治疗中枢神经系统损伤和疾病有重要作用。 目的：观察体外条件下趋化因子CXCL-8对大鼠骨髓间充质干细胞迁移的趋化作用。 设计、时间及地点：细胞学体外观察,于2007-10/2008-06在青岛大学医学院附属医院脑血管病研究所完成。 材料：纯种SPF级成年Wistar大鼠8只,由青岛市实验动物和动物实验中心提供。鼠重组趋化因子CXCL-8为Santa cruz公司产品。 方法：采用全骨髓法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,胰蛋白酶消化传代。取500 μL趋化因子CXCL-8,加入含体积分数为0.5%胎牛血清的DMEM条件培养基,分别将质量浓度调整为5,50,250,500 μg/L加到趋化板下层,对照组单纯添加DMEM条件培养基,以8 μm孔径的聚碳酸酯膜覆盖。调整骨髓间充质干细胞浓度至1.5×109 L-1,取100 μL细胞悬液加到趋化板上层。为验证趋化因子CXCL-8作用的特异性,将经抗CXCR6多克隆抗体孵育12 h后的骨髓间充质干细胞加到趋化板上层,趋化因子CXCL-8加到趋化板下层。 主要观察指标：骨髓间充质干细胞趋化因子受体CXCR1的表达,趋化因子CXCL-8对骨髓间充质干细胞体外趋化迁移作用及其特异性检测。 结果：骨髓间充质干细胞趋化因子受体CXCR1呈阳性表达,位于细胞膜和细胞浆中,RT-PCR琼脂糖凝胶电泳后出现215 bp特异性扩增条带。与对照组比较,加入5~500 μg/L趋化因子CXCL-8后,骨髓间充质干细胞迁移数均明显增加（P < 0.05）。加入抗CXCR1多克隆抗体后,骨髓间充质干细胞迁移数较250 μg/L趋化因子CXCL-8组明显减少（P < 0.05）。 结论：体外条件下趋化因子CXCL-8在5~500 μg/L质量浓度范围可趋化骨髓间充质干细胞迁移,封闭趋化因子受体CXCR1后其趋化迁移作用明显减弱。     

全骨髓贴壁法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞及其生物学特性*

背景：培养出生长状态良好、数量足够多的大鼠骨髓间充质干细胞是其作为种子细胞在组织工程等领域广泛应用的重要前提。 目的：寻求快捷有效的大鼠骨髓间充质干细胞体外培养条件,观察培养的间充质干细胞生物学特性。 方法：全骨髓法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,贴壁筛选法进行纯化,倒置相差显微镜下观察细胞形态及生长特征,免疫荧光分析细胞骨架,MTT法绘制细胞生长曲线,流式细胞仪检测其表面标记。 结果与结论：分离培养的细胞呈长梭形或多边形;细胞生长曲线呈S形;微丝免疫荧光染色结果显示,培养的骨髓间充质干细胞具有良好的细胞骨架系统。第3代骨髓间充质干细胞CD29、CD44、CD71、CD90均呈阳性表达,而CD13、CD34、CD45、CD133呈阴性。提示,经全骨髓贴壁法体外分离培养的细胞在形态学和细胞表面标志物表达方面具有干细胞生物学特性,经鉴定为骨髓间充质干细胞,其第3代活性最佳,可用于后续实验。     

腺病毒介导人转化生长因子β2基因转染诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞的定向分化

背景：前人的工作已证实转化生长因子β1能促进骨髓间充质细胞的增殖,诱导其向软骨细胞分化。 目的：进一步验证人转化生长因子β2(human transforming growth factor-β2,hTGFβ2)基因转染诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞定向分化作用。 方法：取清洁级3周龄雄性Lewis大鼠16只,用于分离培养骨髓间充质干细胞。通过腺病毒重组载体Ad-hTGFβ2将外源性hTGFβ2基因转染到体外培养的第2代大鼠骨髓间充质干细胞中,48 h后采用免疫组织化学染色、RT-PCR和Western blotting的方法检测转染细胞中目的基因与软骨特异性蛋白——Ⅱ型胶原和蛋白多糖表达的情况。 结果与结论：从成体大鼠骨髓组织中培养出骨髓间充质干细胞,体外培养呈成纤维细胞样,能大量稳定增殖传代。Ad-hTGFβ2转染骨髓间充质干细胞获得稳定表达,免疫组织化学染色和Western blotting检测到基因转染细胞中Ⅱ型胶原蛋白的合成表达,RT-PCR检测到Ⅱ型胶原和蛋白多糖aggrecan mRNA的表达。结果提示,从骨髓组织中可获得具有多分化潜能的间充质干细胞,并能在体外稳定增殖传代;Ad-hTGFβ2成功转染骨髓间充质干细胞,诱导其向软骨细胞分化。     

胎儿骨髓源Flk1+间充质干细胞的归巢机制

背景：间充质干细胞移植后是否成功,依赖于经静脉输注后能否定居于靶器官并长期存活,这个过程被称为归巢。然而,调节和控制间充质干细胞归巢的分子机制目前尚不十分清楚。 目的：探讨胎儿骨髓源Flk1+间充质干细胞向骨髓归巢的机制,观察基质细胞衍生生长因子1及其受体CXCR4对干细胞归巢效率的影响,摸索提高其归巢和长期植入效率的方法。 设计、时间及地点：细胞学体内实验,于2005-09/2006-07在中国医学科学院、中国协和医科大学组织工程中心完成。 材料：Flk1+骨髓间充质干细胞来源于流产胎儿,由天津医科大学第二附属医院妇产科提供。6~8周龄NOD/SCID小鼠购自中国医学科学院实验动物研究所。 方法：采用流式细胞仪、实时定量PCR等方法检测特定细胞因子刺激前后Flk1+间充质干细胞CXCR4表达和体外迁移能力的变化。NOD/SCID小鼠预先经全身亚致死量照射后,从尾静脉输入经或未经细胞因子刺激的Flk1+间充质干细胞,对照组注射等体积生理盐水。移植后24 h,应用流式细胞仪分析骨髓中供体细胞的含量,或在移植后定期从小鼠的尾静脉取血,分析外周血中白细胞、红细胞及血小板的数量变化。移植后6个月,实时定量PCR法检测小鼠骨髓中的人特异性DNA含量,了解人源细胞的植入情况。 结果：Flk1+间充质干细胞的胞浆中有CXCR4表达,在适当细胞因子刺激下,能够在短时间内被诱导至细胞表面表达。通过24 h短时间细胞因子刺激,不仅能够上调细胞表面及内部的CXCR4,而且可以增加细胞在体外沿基质细胞衍生生长因子1浓度梯度迁移的活性,促进细胞植入经亚致死量照射的NOD/SCID小鼠体内后向骨髓的归巢及长期存活,同时也加快了受体小鼠的造血恢复;用CXCR4中和抗体处理的Flk1+间充质干细胞,则明显减少其移植后在受体小鼠中的归巢和植入。 结论：基质细胞衍生生长因子1及其受体CXCR4在Flk1+间充质干细胞迁移和归巢中发挥着重要作用,增加细胞表面CXCR4的表达,有助于促进Flk1+间充质干细胞向骨髓归巢和加快受体造血恢复。     

人脐血间充质干细胞向类肝细胞分化*

背景：研究表明共培养条件下,骨髓间充质干细胞可向心肌细胞、肝样细胞等方向分化。 目的：探讨人脐血间充质干细胞与人肝细胞在体外共培养条件下,诱导人脐血间充质干细胞分化为类肝细胞的可行性。 方法：无菌条件下采集新生儿脐带血,采用密度梯度离心法与贴壁法分离纯化脐血间充质干细胞,待细胞融合至80%时胰蛋白酶消化传代。应用具有微孔滤膜的插入式细胞培养皿和培养板构建人脐血间充质干细胞-肝细胞共培养模型,脐血间充质干细胞按1×107 L-1密度接种于下层6孔板内,LO2人肝细胞按1×105 L-1密度接种到上层插入式培养皿中。以上、下两层均接种人脐血间充质干细胞作为对照组。采用流式细胞仪检测贴壁细胞的表面标志,倒置相差显微镜观察共培养后细胞形态变化,RT-PCR法检测肝细胞表面抗原mRNA的表达。 结果与结论：贴壁细胞呈长梭形,强表达CD44和CD29,不表达造血细胞表型CD34和CD45。共培养组5 d时长梭形细胞数量减少,随共培养时间的延长,不规则圆形或多角形的细胞逐渐增多,与肝细胞形态相似;对照组培养4周时,人脐血间充质干细胞仍呈形态均一的长梭形。共培养组5 d时甲胎蛋白mRNA呈阳性表达,其余均为阴性;14 d时细胞角蛋白19 mRNA、白蛋白mRNA开始表达,随着时间延长有增强趋势,甲胎蛋白mRNA表达则较前减弱;对照组各抗原的表达均呈阴性。提示与LO2人肝细胞共培养后,人脐血间充质干细胞可诱导分化为类肝细胞。