牙髓干细胞培养及分化的研究进展

干细胞是未分化的细胞,具有自我更新、高度增殖及多向分化等特性。牙髓干细胞(dental pulp stem cell,DPSC)不仅具有干细胞的上述特性,而且具有取材方便、易于培养、易于冷藏等优点。本文就DPSC与其他三种干细胞在培养多向分化潜能、分化诱导因素、向诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell,i PSC)的分化潜能以及在组织工程学中的应用进行比较,并讨论DPSC的培养及分化优势。     

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。     

转化生长因子β3诱导人乳牙牙髓干细胞向成牙本质样细胞的分化

背景：转化生长因子β3与肝素联合作用后对人乳牙牙髓干细胞的增殖和矿化能力的作用目前仍有待研究。目的：探讨转化生长因子β3对人乳牙牙髓干细胞向成牙本质样细胞分化的作用。方法：采用酶消化法将人乳牙牙髓分离培养,获得人乳牙牙髓干细胞;对体外培养的第3代人乳牙牙髓干细胞单独加入25 μg/L重组转化生长因子β3、10 U/mL肝素,或者二者联合进行培养;通过Q-PCR和Western-blotting方法,分别检测乳牙牙髓干细胞中牙本质涎磷蛋白基因及牙本质涎蛋白表达的情况;通过碱性磷酸酶试剂盒检测乳牙牙髓干细胞碱性磷酸酶活性的改变。结果与结论：乳牙牙髓干细胞在诱导体系中生长状态良好。25 μg/L转化生长因子β3+10 U/mL肝素联合作用组的碱性磷酸酶活性明显增强,与转化生长因子β3单独作用组、肝素单独作用组以及对照组相比差异有显著性意义(P < 0.01);转化生长因子β3+肝素联合作用组的茜素红染色呈强阳性,Q-PCR和Western-blotting结果均显示,转化生长因子β3+肝素联合作用组的牙本质涎磷蛋白mRNA和蛋白表达均明显升高。结果可见在转化生长因子β3与肝素联合作用的诱导下,可促进乳牙牙髓干细胞分化为成牙本质样细胞。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：     

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     

慢病毒介导沉默Smad2基因对人牙髓干细胞成骨向分化的作用

背景：人牙髓干细胞成骨分化的具体调控机制尚不明确,研究其具体机制对干细胞在组织工程中的应用有重要意义。目的：探究慢病毒介导沉默Smad2基因对人牙髓干细胞成骨分化的影响。方法：将培养的第3代人牙髓干细胞分为空白对照组、阴性对照组、Smad2-shRNA组和Smad2-shRNA+转化生长因子β3组。利用qRT-PCR技术检测成骨相关基因RUNX2、骨钙素、Smad2、Smad3及Smad4的mRNA表达,利用Western blot技术检测RUNX2、骨钙素、Smad2/Smad3、p-Smad2/Smad3及Smad4的蛋白表达,各组细胞培养第7,14天进行茜素红染色。结果与结论：(1)与阴性对照组及空白对照组比较,Smad2-shRNA组RUNX2、骨钙素、Smad2、Smad3和Smad4的mRNA表达量降低,差异有显著性意义(P <0.05);与Smad2-shRNA组比较,Smad2-shRNA+转化生长因子β3组的骨钙素、Smad2、 Smad3及Smad4的mRNA表达量明显增高,差异有显著性意义(P <0.05);(2)与阴性对照组及空白对照组比较,Smad...     

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。     

儿童乳牙牙髓干细胞顺硬度基质表面延展和向牙本质分化的潜能

文题释义： 组织相容性：是一组被称为人类白细胞抗原(HLA)的基因具有相同或足够相似的等位基因的特性。与整个器官、组织或干细胞移植有关的主题最相关。人类6号染色体6p21.3处每个HLA位点存在大量等位基因,这些基因是共显性表达的,意味着每个个体都表达每个遗传的等位基因,包括父系和母系,导致每个个体都有不同类型的MHC蛋白的混合物。一个人的HLA等位基因的相似或差异,以及MHC蛋白与另一个人的相似或不同,是使组织相容或不相容的原因。 牙髓干细胞：2000年GRONTHOS等发现一种与骨髓间充质干细胞有着相似的免疫表型及形成矿化结节能力的梭形成纤维状细胞。这类细胞可自我更新和多向分化,并有着较强的克隆能力,经过不同细胞因子的诱导,能够分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、血管内皮、肝、神经等细胞系类型,在牙组织工程中具有重要研究价值。 背景：牙髓干细胞在适宜诱导条件下能够向牙本质分化,是牙齿组织工程的重要种子细胞。然而,以往所使用的诱导剂多为化学制剂,不利于体内应用。近来有报道称间充质干细胞能够顺材质硬度分化,这种由物理特性诱导的细胞分化研究报道较少。 目的：观察人源性乳牙牙髓干细胞在硬介质表面的延展特点及向牙本质分化潜能,为牙组织工程提供参考。 方法：原代分离培养和鉴定儿童自然脱落的乳牙牙髓干细胞;使用低熔点琼脂糖配制弹性模量为(9.12±0.94),(27.18±3.55),(59.37±4.05)和(86.45±5.33) kPa 4个梯度的固体凝胶基质,二维克隆形成实验和划痕实验检测第4代乳牙牙髓干细胞在上述硬基质表面的延展能力,Western blot方法检测牙本质基质蛋白1、牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白的表达。 结果与结论：当人乳牙牙髓干细胞接种于极低和低等硬度凝胶介质表面时,乳牙牙髓干细胞几乎均以边缘整齐的细胞克隆存在,很少见细胞平铺和延展现象;但是当将其接种于中等和高等硬度凝胶介质表面时,乳牙牙髓干细胞克隆边缘则表现出明显的平铺和延展,表现为细胞胞体变大,细胞边缘外伸明显。相似的现象也经细胞划痕实验所验证。人源性乳牙牙髓干细胞在中等和高等弹性模量介质表面培养时,表达较高水平的牙本质基质蛋白1、牙本质磷蛋白、牙本质涎蛋白。结果表明,人源性乳牙牙髓干细胞随着培养基质硬度的增加其延展性及成牙本质分化能力逐渐增强,为未来牙组织工程提供方法借鉴。 ORCID: 0000-0002-5640-4472(刘晓智) 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     

胚胎干细胞向成骨、软骨细胞定向分化研究进展

骨、软骨组织工程的热点之一是寻找合适的种子细胞.胚胎干细胞因具有全能性和无限增殖的能力有望成为组织工程中的种子细胞新来源.主要介绍了胚胎干细胞定向诱导分化为成骨、软骨细胞研究所取得的进展,并展望了胚胎干细胞作为组织工程种子细胞的前景和所面临的困难.     

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。     

Chir99021调控Wnt/β-catenin 信号通路抑制大鼠牙髓干细胞成骨诱导分化的机制

目的 探讨Chir99021对大鼠牙髓干细胞(DPSCs)成骨诱导分化的影响及机制。方法 原代分离大鼠DPSCs,利用荧光免疫法进行验证。设置不同浓度的Chir99021,通过CCK-8检测细胞增殖情况挑选最适浓度。利用茜素红染色验证细胞成骨诱导分化。最后通过Real-time PCR、Western blotting检测成骨诱导分化相关基因与蛋白无翅型MMTV整合位点家族成员1(Wnt1)、无翅型MMTV整合位点家族成员3A(Wnt3a)、β-连环蛋白(β-catenin)、轴抑制蛋白2抗体(Axin2)、骨钙素(OCN)、牙本质基质蛋白1(DMP1)的mRNA和蛋白表达情况。结果 牙本质涎磷蛋白(DSPP)和干细胞标记物波形蛋白(vimentin)阳性表达,说明大鼠DPSCs分离成功。大鼠DPSCs成骨诱导后钙沉积物显著上升,加入糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)的小分子抑制剂Chir99021后钙沉积物明显减少。大鼠DPSCs成骨诱导分化后Wnt1、Wnt3a、β-catenin、Axin2、OCN和DMP1表达明显上升,而加入Chir99021后Wnt1、Wnt3a、β-ca...     

FGF8辅助牙源性上皮诱导hDPSCs分化为成牙本质细胞及牙髓细胞

目的:研究成纤维细胞生长因子8(FGF8)对成人牙髓干细胞(hDPSCs)定向分化为成牙本质细胞及牙髓组织的影响。方法:首先分离、克隆培养hDPSCs,通过流式细胞术检测细胞表面标志物鉴定hDPSCs;矿化液中添加50μg/L的FGF8诱导hDPSCs分化,通过real-time PCR检测分化后的细胞中牙本质涎磷蛋白(DSPP)、碱性磷酸酶(ALP)、骨涎蛋白(BSP)和核心结合因子α1(Cbfa-1)在mRNA水平的表达;E11.5小鼠牙源性上皮联合FGF8与hDPSCs细胞团重组,再将组织块种植于裸鼠肾囊膜下培养,通过DNA原位杂交鉴定成牙本质细胞及牙髓细胞的来源。结果:成功分离培养hDPSCs,其表面标志物CD29和CD90呈阳性表达;经FGF8诱导的hDPSCs形成较明显的矿化结节,并且牙本质特异性蛋白DSPP、BSP及Cbfa-1表达量上调;E11.5小鼠牙源性上皮联合FGF8可以诱导hDPSCs分化为成牙本质细胞及牙髓细胞。结论:FGF8能够辅助牙源性上皮定向诱导hDPSCs分化为成牙本质细胞及牙髓细胞,并形成牙本质及牙髓腔结构。     

骨再生过程中炎症因素与牙髓干细胞的双向作用

背景：牙髓干细胞具有多向分化的优良特性,其中成骨分化潜能在骨组织工程和再生治疗中有较好的前景,而炎症因素与其关系密切。目的：综述骨再生过程中炎症因素与牙髓干细胞成骨分化双向作用的研究进展。方法：在PubMed、中国知网和万方数据库中进行检索,中文检索词为“牙髓干细胞、炎症、成骨分化、骨再生”;英文检索词为“dental pulp stem cell*,dpsc*,inflam*,osteogenic differentiation,ossification,osteogenesis,bone formation”,分别检索2012-2022年发表的相关文献,最终纳入76篇进行综述分析。结果与结论：(1)牙髓干细胞作为牙源性间充质干细胞,有着众人熟知的多向分化特性,其中成骨分化潜能是骨组织工程的研究热点。(2)炎症因素不论是作为细胞所处的微环境、可调节的免疫炎症反应、抑或是需要再生修复的炎症性骨组织缺损疾病,都与牙髓干细胞介导的骨再生有着密切的关联,近年来也不乏相关的研究。(3)文章选取了近十年以来相关的文献报道,发现即使是发炎牙髓组织来源的炎症牙髓干细胞仍然保留一定的成骨分化潜能,而进...     

骨碎补总黄酮依赖PI3K/Akt通路与牙髓干细胞的成骨分化

背景：PI3K/Akt通路可能在骨碎补总黄酮促成骨分化作用中发挥重要调控作用。 目的：观察骨碎补总黄酮对大鼠牙髓干细胞成骨分化的影响,并对PI3K/Akt通路在其中的作用进行初步探讨。 方法：采用组织块消化法获得大鼠牙髓细胞,克隆化分离培养大鼠牙髓干细胞并进行鉴定。在培养体系中加入不同质量浓度(0.01,0.05,0.1 g/L)的骨碎补总黄酮,观察各组细胞的碱性磷酸酶水平及钙结节形成情况,并用Western Blot法检测各组细胞磷酸化Akt的表达变化。 结果与结论：分离得到的牙髓干细胞的细胞表面标志CD44和CD29呈阳性表达,而CD34表达呈阴性。骨碎补总黄酮组牙髓干细胞的碱性磷酸酶活性、钙结节形成能力和磷酸化Akt蛋白相对表达量增加,较空白对照组差异有显著性意义,且随骨碎补总黄酮质量浓度的增加而升高,表现出一定浓度和时间依赖性。说明骨碎补总黄酮对大鼠牙髓干细胞成骨分化具有促进作用,且该作用可能是依赖PI3K/Akt通路所介导的。     

脂多糖改变牙髓干细胞的生物学特性

背景:龋病发生时,包括细菌在内的各种刺激沿牙本质小管传导至牙髓,牙髓组织中的牙髓干细胞受到刺激后增殖迁移至受损的牙本质下方,形成修复性牙本质以补充和修复受损组织。在此过程中,脂多糖作为细菌的主要毒力因子,是否可以影响牙髓干细胞增殖、迁移及成牙本质向分化等生物学行为,还有待研究。目的:观察脂多糖对牙髓干细胞增殖能力、迁移能力和成牙本质向分化能力的影响。方法:组织块酶消化法培养牙髓干细胞,给予0,0.1,1,10 mg/L脂多糖刺激后,采用MTT法检测牙髓干细胞增殖情况,划痕实验和Transwell实验检测牙髓干细胞的迁移能力;给予1 mg/L脂多糖和矿化诱导液刺激21 d后,茜素红染色检测细胞矿化结节形成能力,RT-PCR检测成牙本质相关基因的表达。结果与结论:①0.1,1,10 mg/L脂多糖组的吸光度值在第1,3,5,7天4个时间点均低于0 mg/L脂多糖组(P<0.01),迁移能力均高于0 mg/L脂多糖组;②牙髓干细胞矿化诱导21 d后,1 mg/L脂多糖刺激组所形成的矿化结节数量和面积明显小于0 mg/L脂多糖组(P<0.01),成牙本质相关基因OCN、BSP、ALP表达量显著低于0 mg/L脂多糖组(P<0.01);③结果表明,脂多糖刺激牙髓干细胞后其增殖能力和成牙本质向分化能力降低,迁移能力明显增强。     

心肌干细胞的定向分化和调控

在细胞因子、激素、药物、细胞间连接和细胞内转录因子等因素的诱导和调控作用下 ,CSC向心肌进行定向分化。如何正确筛选CSC应用于干细胞的移植治疗或对体内CSC向心肌的定向分化加以调控 ,对于临床合理利用CSC治疗心肌损伤性疾病将具有重要意义。明确CSC的生物学特性 ,探讨CSC向心肌的终末分化与调控机制 ,将为临床应用CSC治疗心肌梗死提供可靠依据     

明胶纤维支架促进人牙髓干细胞的成纤维分化北大核心

背景:牙髓炎、牙髓坏死使得牙齿丧失活力,牙质变脆易折裂,并且失去牙髓免疫防御反应,如何实现牙髓组织再生成为口腔领域研究热点。支架材料的理化性质、生物相容性等对于干细胞的增殖和分化起关键作用。目的:探讨明胶纤维支架是否能够促进牙髓干细胞向成纤维细胞分化。方法:通过静电纺丝法合成不同浓度的明胶纤维支架,利用扫描电镜观察支架的表面形貌,拉伸实验检测明胶纤维支架的物理学性质。将人牙髓干细胞接种于支架材料表面,利用MTT和RT-PCR方法检测明胶纤维支架对人牙髓干细胞增殖和成纤维分化能力的影响。结果与结论:(1)7.5%的明胶纤维支架纤维直径为(2.02±0.36)μm,交联后纤维直径增大,为(3.15±0.52)μm;15%的明胶支架纤维出现粘结,交联后粘结情况更加显著,纤维结构丧失,呈现平面结构;(2)两种明胶纤维支架均能促进人牙髓干细胞的黏附和生长,第7天时,7.5%明胶纤维支架上的细胞数量明显高于15%明胶纤维支架(P<0.05);(3)7.5%明胶纤维支架组CollagenⅠ、α-SMA、Periostin和Fibronectin的表达水平高于15%明胶纤维支架组(P<0.05);(4)结果表明,7.5%明胶支架的多孔纤维结构更利于细胞的增殖和向成纤维细胞分化。     

人牙髓细胞向成牙本质细胞诱导分化中细胞周期变化

目的建立成牙本质细胞样细胞体外培养体系，观察体外培养的牙髓细胞向成牙本质细胞分化过程中细胞周期的变化。方法利用组织块酶解法培养人牙髓细胞并进行鉴定，使用矿化诱导液诱导其向成牙本质细胞样细胞分化。对细胞增殖情况使用流式细胞仪进行细胞周期测定。结果①获得的牙髓细胞均为波形丝蛋白阳性，角蛋白阴性，证明为中胚层来源的细胞。②诱导分化的牙髓细胞在2周左右进入复层生长期；3周左右开始有细胞结节形成．周围细胞呈放射状排列，部分细胞出现细长突起并呈极性排列：4周左右细胞团中央Von Kossa染色为阳性。③在诱导开始后1周，细胞处于活跃的增殖期，以后细胞增殖变慢．3周后多数细胞处于G0G1期。结论实验成功建立了成牙本质细胞样细胞体外培养体系，所获得的成牙本质细胞样细胞具有成牙本质细胞的部分形态和生物学功能，诱导分化后细胞增殖变慢．是研究成牙本质细胞的较好模型。     

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     

神经干细胞定向分化的信号调控

研究证实成年哺乳动物的神经组织中可以分离出神经干细胞。干细胞能不断分裂增殖 ,并可进一步分化成神经元和胶质细胞。对神经干细胞的最新研究提示了神经系统疾病未来的治疗方向 ,即通过神经干细胞移植替代死亡的神经细胞而达到功能修复。目前在神经干细胞移植中要解决的关键问题是如何诱导干细胞向一定方向分化 ,从而实现“移植”真正所需要的细胞的目的。本文就神经干细胞定向分化的信号调控和其应用前景进行综述