骨髓间充质干细胞生物特性及其构造组织工程软骨研究进展

干细胞是一种具有多分化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞，它能在人体内分化成任何细胞类型。具有高度的自我更新能力和多向分化潜能，已成为组织工程中首选的种子细胞。早在1867年，德国病理学家Cohnheim通过实验推测骨髓内存在有非造血功能的干细胞，但直到20世纪60年代末才有了直接的证据。Friedenstein等将整个骨髓标本放于塑料培养瓶上，4h后倒掉非贴壁细胞，剩下少量贴壁的细胞外观多呈纺锤形。     

生长因子诱导骨髓间充质干细胞成软骨分化的研究

目的 建立一种体外分离兔骨髓间充质干细胞（MSCs)的方法，诱导其表达软骨细胞表型。方法 抽取兔骨髓，经密度梯度离心和粘附分离得到MSCs。用生长因子诱导，观察细胞的增殖情况和软骨特异性基质的表达水平。结果 ①纤维粘连蛋白促进MSCs贴壁，可提高细胞分离率；②TGF－β1，IGF－I和维生素C结合可促进MSCs增殖，表达软骨特异性的Ⅱ型前胶原mRNA和基质蛋白多糖成分。结论 ①密度梯度离心结合粘附分离可提高MSCs的分离效率。②TGF－β，IGF－I和维生素C结合诱导可促进MSCs增殖，表达软骨细胞表型。     

兔骨髓间充质干细胞体外软骨向诱导的实验研究

目的:体外分离培养兔骨髓间充质干细胞(MSCs),并定向诱导其向软骨细胞表型分化。方法:抽取兔股骨骨髓,经密度梯度离心与贴壁培养分离得到MSCs。用含有TGF-β、b-FGF、胰岛素、维生素C、转铁蛋白等的DMEM/Ham′s-F12培养基进行软骨向诱导。通过形态学观察,阿辛蓝-PAS特染及Ⅱ型胶原免疫组化染色,鉴定经过诱导后细胞的软骨细胞的表型。结果:兔MSCs原代细胞呈梭形,克隆样生长,经过诱导培养7d后,细胞形态由梭形、多角形变为椭圆形,胞浆丰富,细胞核和核仁清晰可见。阿辛蓝-PAS和Ⅱ型胶原染色阳性。结论:密度梯度离心与贴壁培养两种方法相结合可获得相对高纯度的MSCs,该细胞经诱导后可向软骨细胞分化。     

兔骨髓间充质干细胞定向诱导移植修复关节软骨的实验研究

目的：通过诱导兔骨髓间充质干细胞（MSCs）,观察干细胞向软骨细胞的分化效果。方法：纯化兔骨髓间充质干细胞;用含转化生长因子β1的诱导液培养骨髓间充质干细胞;以MTT测定诱导细胞的增殖活性;免疫组化检测Ⅱ型胶原蛋白的表达;诱导后的细胞移植于白兔膝关节内,X线摄片观察软骨修复形成情况。结果：诱导液可有效诱导MSCs向软骨细胞表型转化,且骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化所需的特异性细胞外基质——Ⅱ型胶原明显升高,移植后效果明显。结论：兔骨髓间充质干细胞定向诱导后移植修复关节软骨是有效的。因此骨髓间充质干细胞有可能成为软骨组织工程较理想的种子细胞来源。     

甲状腺素在骨髓间充质干细胞成软骨诱导过程中的作用

目的探讨甲状腺素在诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)软骨形成的作用。方法在两种条件培养基中培养和诱导猪BMSCs,对照组用成软骨培养基(含10-7 mol/L地塞米松和10 ng/mL TGFβ1),甲状腺素(T3)用成软骨培养基加100 nmol/L T3。MTT法检测BMSCs单层增殖情况。4周后取两组BMSCs Pellets,进行组织学染色和半定量基因表达分析。结果T3组BMSCs增殖明显高于对照组(P˂0.05)。T3组BMSCs Pellets形成典型软骨陷窝样结构,甲苯胺蓝染色阳性,并且优于对照组(P˂0.05)。与对照组相比,T3组第4周软骨生成标志基因Ⅱ型胶原(Col-Ⅱ)、聚集蛋白聚糖(aggrecan)和性别决定基因9(SOX9)的表达显著升高(P˂0.05),肥大标志基因Ⅹ型胶原(Col-Ⅹ),基质金属蛋白酶13(MMP13)基因的表达显著升高(P˂0.05),成骨基因Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ),Runt相关转录因子2(RUNX2)表达在两组差异无统计学意义(P>0.05)。结论甲状腺素可促进间充质干细胞的增殖和软骨形成,同时诱导间充质干细胞分化的软骨细胞肥大,这些结果为研究软骨组织工程的诱导方案提供了有益的线索。     

人骨髓间充质干细胞体外诱导培养成骨的实验研究

目的 观察人骨髓间充质干细胞的生长特点及诱导条件下的成骨能力。方法 抽取人骨髓组织，梯度离心后，保留贴壁细胞传代，稳定传代后改用含地塞米松、β—甘油磷酸钠和维生素C的诱导培养液，通过倒置显微镜观察、碱性磷酸酶染色、骨钙素免疫组化染色等方法进行观测。结果 原代人骨髓间充质干细胞10～12d左右即可长满，并可稳定传代，传代细胞5～6d即可传代，在诱导培养液中2周形成多层结构，并聚集成细胞钙化结节。诱导培养细胞碱性磷酸酶染色，骨钙素免疫组化染色阳性。结论 人骨髓间充质干细胞经合理的体外诱导培养后，符合成骨细胞的形态特征和生物学特性，可为体外构建组织工程化骨提供自体种子细胞。     

体外诱导人骨髓间充质干细胞定向肝细胞分化

目的:研究人骨髓间充质干细胞向肝细胞的诱导分化,为肝组织工程提供理想的细胞来源。方法:以肝细胞生长因子、成纤维细胞生长因子4对种植于基底膜基质中的人骨髓间充质干细胞进行三维立体诱导培养,在培养后不同时间,分别进行形态观察、AFP、Alb的免疫组化荧光染色及靛青绿的摄取与排泌试验。结果:该条件下诱导后的人骨髓间充质干细胞生成肝细胞样细胞,阳性表达肝细胞特有表面标志AFP、Alb,并具备肝细胞特有的摄取与排泌靛青绿的活性功能。结论:肝细胞生长因子、成纤维细胞生长因子4及基底膜基质可能在体外人骨髓间充质干细胞向肝细胞分化的过程中提供适宜的微环境并起重要作用,这为间充质干细胞在肝组织工程中的应用提供了理论与技术上的支持。     

胎儿骨髓间充质干细胞在体外无支架下向软骨组织分化的探讨

目的　探讨骨髓间充质干细胞 (mesenchymalstemcells,MSCs)无支架条件下在体外向软骨组织定向分化的条件。方法　取引产胎儿骨髓悬液 ,经Percoll密度梯度离心 ,获取单个核细胞 ,细胞贴壁、扩增后 ,再以高糖DMEM(TGF β15ng/ml)进行成软骨细胞预诱导 ,4～ 7d后获得成纤维样单层贴壁的MSCs。以此MSCs为种子细胞 ,2× 10 6个细胞离心成团 ,在TGF β1与IGF Ⅰ及其它辅助成分的协同作用下 ,体外培养 3wk后形成组织团块。经固定、包埋、切片后行甲苯氨蓝染色 ,免疫组化方法测定特异性Ⅱ型胶原。通过图象分析软件检测组织块蛋白多糖和Ⅱ型胶原表达强度 ,并与胎儿正常软骨比较。结果　胎儿骨髓单个核细胞经过预诱导 ,细胞表达特异性Ⅱ型胶原 ,甲苯氨蓝染色蓝染明显增强 ;再经离心成团、体外诱导培养后形成有光泽软骨样组织块 ,其甲苯氨蓝染色呈蓝染 ,特异性Ⅱ型胶原为阳性表达 ,图象分析表明其蛋白多糖及Ⅱ型胶原表达强度与胎儿正常软骨相似。结论　胎儿骨髓间充质干细胞经高糖DMEM预诱导后可向软骨细胞分化 ;离心成团后 ,在TGF β1与IGF Ⅰ及其它辅助成分的协同作用下具有形成类软骨组织的能力 ,本实验建立的定向诱导培养系统在无支架条件下可使MSCs向软骨样组织分化。     

Smad3选择性调节TGF-β1促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的实验研究

目的探讨转化生长因子β1（TGF-β1）信号转导通路下游信号分子Smad2、Smad3在TGF-β1促进大鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）成骨分化中的作用。方法采用RT-PCR、Western blot检测TGF-β1促MSCs成骨分化过程中Smad2、Smad3mRNA和蛋白表达的变化;脂质体介导稳定转染Smad3ΔC,间接免疫荧光试验鉴定;采用RT-PCR检测转染细胞中碱性磷酸酶（ALP）和核心结合因子（cbfa1）mRNA的表达,用对硝基苯磷酸盐（PNP）法检测细胞ALP活性,用茜素红染色法检测细胞矿化能力,观察Smad3ΔC对MSCs成骨分化的影响。结果在TGF-β1刺激后24h,MSCs中Smad3的mRNA和蛋白表达量明显减少（P〈0.01）,而整个刺激过程中,Smad2的mRNA和蛋白表达量无明显变化（P〉0.05）;稳定转染细胞中c-Myc抗原阳性表达;受TGF-β1刺激后,MSCs和V-MSCs（空载体转染组）中ALP、cbfa1mRNA的表达水平、矿化能力明显高于Smad3ΔC-MSCs;随TGF-β1刺激时间延长,Smad3ΔC-MSCs中ALP活性增加缓慢,仅于48h有明显增加（P〈0.05）,但与同时段MSCs和V-MSCs中ALP活性相比,差异有极显著性意义（P〈0.01）。结论TGF-β1促进MSCs成骨分化这一生物学效应的输出受Smad3特异性和选择性的调节。     

犬骨髓间充质干细胞体外培养及诱导成软骨特性初步研究

目的：观察月龄、来源部位对犬骨髓MSCs体外增殖能力及成软骨细胞分化能力的影响，对软骨组织工程种子细胞的选择提供参考。方法：体外分离、培养4月龄、12月龄Beagle犬髂骨和胫骨骨髓中的MSCs，向软骨细胞诱导分化。依靠形态学观察、原代集落生成率、MTT法测生长曲线等方法观察各组MSCs的增殖能力，通过GAG含量、Ⅱ型胶原免疫组化比较诱导成软骨细胞效果。结果：4月龄犬髂骨与胫骨来源MSCs体外增殖特性及诱导成软骨细胞特性比较差异无统计学意义；12月龄犬髂骨组MSCs较胫骨组原代融合时间短、集落生成率高、生长曲线左移，但成软骨细胞特性无差异。相同部位比较，4月龄来源MSCs均较12月龄表现出较高的增殖能力和成软骨细胞分化能力，差异具有统计学意义。结论：成年犬不同部位来源MSCs增殖能力不同，分化能力相同；幼龄犬MSCs增殖、分化能力均高于成年犬。     

体外诱导人骨髓间质干细胞分化为肝细胞样细胞

目的:探讨人骨髓间质干细胞(MSCs)在体外特定条件下是否可以转化为肝细胞样细胞.方法:分离培养人骨髓间质干细胞,采用肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)及CCl4损伤的小鼠肝脏共培养等诱导方式,在不同时间点分别用RT-PCR和荧光定量PCR检测肝细胞特异性基因的表达,免疫组织化学染色检测肝细胞标志. 结果: 在HGF和bFGF诱导第7天时甲胎蛋白(alpha fetal protein,AFP)、细胞角蛋白18(cytokeratin-18, CK18)和色氨酸2,3-双加氧酶(tryptophan 2,3-dioxygenase,TDO)基因表达阳性,CK18和TDO的表达随诱导时间延长增高;第7天诱导细胞组织化学染色AFP、白蛋白(ALB)、肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factor,HNF)、肝细胞特异性抗原(HSA)和CK18表达阳性.与损伤小鼠肝组织共培养21 d后细胞表达AFP和TDO.结论:HGF和bFGF联合诱导以及与CCl4损伤肝组织共培养的方法可体外促进人MSCs分化为肝细胞样细胞,可为肝脏疾病或肝损伤的干细胞治疗提供细胞来源.     

人骨髓间充质干细胞的分离和体外培养

目的 探讨骨髓间充质干细胞的体外分离和培养方法。方法 采用密度梯度离心法和贴壁法进行骨髓间充质干细胞的分离，体外培养并观察其形态学特点。结果 细胞呈梭形或星形，4-5代内具有良好的增殖能力。结论 该方法是一种较理想的骨髓间充质干细胞培养方法。     

人骨髓间充质干细胞体外培养及鉴定

目的：体外分离、培养、鉴定人骨髓间充质干细胞（hBMSC）。方法：利用密度梯度离心法分离出人骨髓单个核细胞（MNC），通过贴壁筛选法建立hBMSC的体外培养体系，并通过一系列检测方法对所培养的细胞进行鉴定。结果：细胞主要呈“成纤维样”，但体积较大、形状不规则、细胞质突起多，细胞核大而疏松，核仁明显。流式细胞仪检测：CD34阳性率为2．09％、CD29阳性率为94．46％；CD54及CD105表达阳性。细胞周期及透射电镜检测提示细胞处于相对原始状态。免疫细胞化学染色显示：CD14、CD45、胶原蛋白Ⅱ呈阴性；CD106、CD166、纤维连接蛋白、波形蛋白及胶原纤维酸性蛋白呈阳性。细胞化学染色：糖原染色呈强阳性；碱性磷酸酶染色呈阴性。通过诱导分化培养可诱导出成骨细胞。结论：成功建立了稳定的hBMSC体外培养体系，按照此培养体系进行培养可获得hBMSC。hBMSC可传代培养，但在培养过程中细胞逐渐出现老化现象，且不能冻存。     

大鼠骨髓间充质干细胞分化成心肌细胞的实验研究

目的 采用5-氮杂胞苷(5-aza)诱导骨髓间充质干细胞分化成心肌细胞。方法 分离培养骨髓间充质干细胞,采用密度为1．073的percoll分离液分离大鼠骨髓间充质干细胞并进行体外培养和连续传代,在第3代细胞以5-氮杂胞苷进行诱导,用免疫组化的方法鉴定心肌特异性肌钙蛋白I的表达。结果 诱导前,骨髓间充质干细胞形态均一,呈多突起扁平形态,诱导后细胞形态发生变化,细胞之间形成连接,排列方向渐趋一致,免疫组化显示表达阳性。结论 5-aza可诱导骨髓间充质干细胞分化成心肌细胞。     

Wistar大鼠骨髓间充质干细胞的原代培养和鉴定

目的 探讨大鼠骨髓来源的间充质干细胞的培养和鉴定方法,为其功能研究奠定基础.方法 采用全骨髓贴壁法进行骨髓来源的间充质干细胞的原代培养,通过酶消化法进行人工纯化,通过形态学观察、细胞周期测定及其自然分化实验进行鉴定.结果 获得纯化的大鼠骨髓来源的间充质干细胞,该细胞呈长梭形或多角形,大小不等,生长密集,排列呈流线型.结...     

成人骨髓间充质干细胞向成骨细胞定向诱导分化的实验研究

目的 研究体外培养的成人骨髓间充质干细胞(MSC)在特定的条件下定向诱导分化为成骨细胞,探讨其作为骨组织工程种子细胞的可行性和应用价值。方法 抽取健康成年志愿者骨髓,在含10%胎牛血清的高糖DMEM培养基中采用全骨髓培养法,培养传代后改用含地塞米松(1×10^-8 mol/L)、β-甘油磷酸钠(10 mmol/L)和维生素C(50 mg/L)的条件培养基培养,在相差显微镜和电镜下观察细胞形态,免疫组化检测Ⅰ型胶原,Gomori钙钴法进行碱性磷酸酶(AP)染色、von Kossa法进行钙结节染色,同时测定细胞内AP(碱性磷酸酶)含量变化,并进行统计学分析。结果 原代和传代培养的细胞具有活跃的增殖能力,诱导培养2~3周后,透射电镜下观察见大量扩张的粗面内质网、高尔基体和线粒体,细胞核较为幼稚。Ⅰ型胶原染色、AP及钙结节染色等均为强阳性;AP活性明显增强(P<0.05)。结论 MSC取材安全方便,易于诱导分化为成骨细胞,有望成为理想的骨组织工程种子细胞来源,本实验方法可作为骨组织工程种子细胞培养的常规方法之一。     

成人骨髓间充质干细胞体外培养方法的建立及生长特性分析

目的 建立成人骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MMSCs)体外分离培养和扩增方法,观察MMSCs在体外培养的生物学特性,为MMSCs的临床应用奠定技术基础.方法 采集成人骨髓,密度梯度法分离单个核细胞,利用DMEM/F12培养基添加自体血清进行黏附培养和扩增MMSCs,光镜观察MMSCs生长和形态变化,计数和MTT法观察原代和传代培养的增殖及生长特征,免疫组化法分析MMSCs纯度.结果 MMSCs贴壁生长,呈典型MMSCs形态和生长特征,原代及传代5代内的MMSCs均有活跃的增殖能力,其中CD105阳性细胞＞98%.结论 密度梯度离心结合贴壁培养法可获得高纯度和高增殖活性的MMSCs,成人MMSCs至少在传代培养5代内生长旺盛并维持其生物特性,可满足临床治疗和人体生物组织研究要求.     

Induced differentiation of adult human bone marrow derived mesenchymal stem cells in vitro toward osteoblasts]

OBJECTIVE: To investigate the feasibility of inducing in vitro mesenchymal stem cells (MSCs) derived from adult human bone marrow differentiate into osteoblasts and potential applicability of the MSCs as the seed cells in tissue engineering. METHODS: Adult human bone marrow was collected from the healthy adult volunteers to obtain the MSCs, which, after in vitro culture in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum and incubation under standard condition, were induced to differentiate into osteoblasts in DMEM containing dexamethasone (1x10(-8) mol/L), beta-sodium glycerophosphate (10 mmol/L) and ascorbic acid (50 mg L). Proliferation and differentiation of the MSCs were observed continually under inverted phase-contrast microscope and transmission electron microscope. The collagen typeI was detected by immunohistochemistry, alkaline phosphatase (AP) in the MSCs stained by Gomori, the calcified nodules were stained by von Kossa method, and the changes in the content of AP were measured. RESULTS: The MSCs proliferated rapidly in in vitro culture and after a 2- to 3-week induction, the cells began to generate large amount of enlarged endoplasmic reticulum, Golgi complexes and mitochondria, with immature cell nuclei. Positive staining for collagen typeIand strong reaction for AP and calcified nodules were observed. Increasing AP secretion by the MSCs was seen as the time of induction prolonged (P<0.01). CONCLUSIONS: Human bone marrow-derived MSCs can be induced to differentiate into osteoblasts through relatively simple procedures, which provide ideal autogenous source of seed cells for bone tissue engineering. The method adopted in this experiment may be used for routine culture of the seed cells for bone tissue engineering.     

成人骨髓间充质干细胞体外培养扩增及其生物学特性研究

目的 建立成人骨髓间充质干细胞 (MSCs)体外培养和扩增的条件 ,探讨其生物学特性。方法 取正常成人骨髓用含10%胎牛血清的LG -DMEM培养液培养、扩增后 ,进行透射电镜观察 ,流式细胞仪行细胞表面抗原及细胞周期分析检测。结果 培养扩增获取的成人骨髓MSCs形态均一 ,增殖能力强 ,细胞扩增至第5代细胞数达 (2～3)×108。该类细胞CD29、CD44、CD166表达阳性 ,CD14、CD34、CD45、HLA -DR表达阴性。细胞周期以G0/G1 期为主。细胞胞浆具丰富粗面内质网。结论 所建立的分离和培养方法可获取骨髓粘附细胞中一组独特的细胞群 ,具有MSCs的生物学特性。