骨髓间充质干细胞向神经细胞体外诱导分化的研究进展

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种存在于人和动物骨髓等组织中,具备有多向分化潜能的成体干细胞体系。其具有取材简便、易于体外培养扩增、体内移植免疫排异反应少、可自体移植避免伦理学争议等众多优势。骨髓间充质干细胞在体外一系列不同的实验方案中,被诱导分化为神经细胞,这为神经系统受损伤后的修复和再生带来了新希望。结合近几年的研究进展,对骨髓间充质干细胞在体外培养条件下向神经细胞诱导分化的各种方案及其可能机制作一综述。     

体外诱导骨髓间充质干细胞向神经细胞分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)具有自我复制和跨胚层多向分化的潜能,可以被诱导分化为神经细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、肝细胞等,同时它的来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,免疫原性弱,免疫耐受性强,体外基因转染率高,并能稳定高效表达外源基因等优点,是目前较为理想的种子细胞,在临床应用方面特别是在治疗中枢神经系统疾病中有着广阔的应用前景[¨.BMSCs用于治疗中枢神经系统疾病的前提是能大量诱导分化为神经细胞,本文就体外诱导骨髓间充质干细胞向神经细胞分化的研究进展作一综述.     

大鼠骨髓间充质干细胞向多巴胺样神经细胞分化

目的探索大鼠骨髓间充质干细胞向多巴胺能样细胞分化。方法全骨髓培养法分离大鼠骨髓间充质干细胞;体外培养至第3代,用碱性成纤维细胞生长因子,抗坏血酸和表皮生长因子诱导分化;免疫荧光法鉴定胞质中的多巴胺神经元相关蛋白的表达;RT-PCR鉴定多巴胺神经元相关基因的表达;ELISA法检测上清及胞质中的多巴胺。结果诱导后,免疫荧光法检测到诱导后的细胞表达多巴胺神经元相关蛋白:酪氨酸羟化酶、多巴胺转运蛋白和神经核蛋白;RT-PCR检测到诱导后的细胞表达多巴胺神经细胞相关基因TH、AADC;ELISA法检测到诱导后的上清及胞质中有多巴胺分泌。结论间充质干细胞具有向多巴胺能样细胞分化的能力。     

骨髓间充质干细胞向神经细胞诱导分化的研究进展

骨髓间充质干细胞的研究近年来已取得了很大突破 ,由于其广泛的分化潜能及转基因的简便易行 ,已成为细胞治疗中最具发展潜力的细胞来源之一 ,具有很大的应用价值。骨髓间充质干细胞除能被诱导产生多种间充质细胞类型外 ,最近还发现它几乎不受胚层起源的限制 ,在实验动物模型或体外培养中使用特定的培养基、诱导剂 ,在一定条件下 ,即可向神经细胞和神经胶质细胞分化。未来将可能应用自体骨髓间充质干细胞诱导分化为神经细胞 ,临床治疗各种神经细胞损伤性疾病 ,应用前景广阔     

骨髓间充质干细胞向神经细胞分化的相关信号通路研究现状*

背景：研究表明骨髓间充质干细胞被诱导分化成为神经细胞涉及的信号通路复杂多样。 目的：总结分析骨髓间充质干细胞向神经细胞分化过程中涉及的信号通路研究进展。 方法：应用计算机检索 CNKI 和Web of Science数据库中 2001-01/2010-12关于骨髓间充质干细胞分化为神经细胞的文章,以“骨髓间充质干细胞,神经细胞,信号”或“bone marrow mesenchymal stem cells,neural cells,signal”为检索词进行检索,重点对19篇文献进行分析。 结果与结论：细胞信号通路之间的关系错综复杂,相互之间或协调促进,或拮抗抑制,从而使得调节细胞的特异性应答更加精确。多条信号转导通路参与调控骨髓间充质干细胞向神经细胞分化,BMSCs向神经细胞的诱导分化过程中,所涉及的信号通路也并非独立存在,包括Ca2+信号通路、蛋白激酶 A信号通路、MEK-ERK通路、PI3K/AKt信号通路、MAPK信号通路等,信号通路之间关系复杂,彼此相互关联存在。 关键词：信号通路;骨髓间充质干细胞;神经细胞;分化;综述文献 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.06.035     

大鼠骨髓间充质干细胞神经分化蛋白的表达

目的研究大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)体外神经分化蛋白的表达。方法采用全骨髓贴壁筛选法分离培养大鼠骨髓MSCs。取生长状态良好的第1、3、7代细胞绘制生长曲线,免疫细胞化学法鉴定其性质,检测巢蛋白(Nestin)、神经元特异性烯醇化酶(NSE)、微管相关蛋白2(MAP2)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)以及酪氨酸羟化酶(TH)的表达。结果细胞传代后1-2d为滞留期,3d后达对数生长期,第6d进入平台期。免疫细胞化学法鉴定大鼠骨髓MSCsCD44呈阳性,CD34呈阴性,nestin、NSE、MAP2、GFAP、TH均呈不同程度的阳性表达,其阳性表达率分别为(25.5±5.6)%、(14.2±2.1)%、(1.4±0.5)%、(4.5±1.2)%、(3.6±1.2)%。结论大鼠骨髓MSCs在体外能自发地表达神经干细胞和神经细胞的某些标志蛋白,这种潜能使其有可能成为神经系统疾病细胞移植治疗的种子细胞。     

全反式视黄酸诱导兔骨髓间充质干细胞向神经细胞的分化

背景：目前,在骨髓间充质干细胞体外向神经细胞分化的实验中,较多采用抗氧化剂法和细胞因子法,但诱导效率低。 目的：探讨全反式视黄酸在兔骨髓间充质干细胞向神经细胞分化中的作用。 方法：体外分离培养兔骨髓间充质干细胞,取第4代骨髓间充质干细胞观察细胞形态,实验组用0.4 μmol/L全反式视黄酸预诱导24 h后,改用神经细胞培养基继续培养。神经细胞培养基培养4,8,16及24 h,免疫组织化学检测巢蛋白、神经元特异性烯醇化酶和胶质纤维酸性蛋白的表达情况,采用RT-PCR的方法检测巢蛋白和神经元特异性烯醇化酶的表达水平。 结果与结论：骨髓间充质干细胞经培养、传代后,细胞贴壁生长,呈长梭形。免疫组织化学检测结果显示：全反式视黄酸诱导组巢蛋白及神经元特异性烯醇化酶呈阳性,诱导后细胞的活力良好。RT-PCR结果显示全反式视黄酸诱导组巢蛋白在诱导前后均有表达,神经元特异性烯醇化酶在诱导后16 h可见明显的扩增条带,24 h后更加明显。提示全反式视黄酸能够在体外促进兔骨髓间充质干细胞向神经细胞分化。     

体外诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经元样细胞的分化

背景：研究表明,移植后的骨髓间充质干细胞在新的环境中能够被诱导分化为神经元样细胞,从而替代损伤细胞重建神经环路。 目的：建立大鼠骨髓间充质干细胞和神经细胞的体外共培养系统,观察共培养条件下神经细胞对骨髓间充质干细胞向神经元样细胞分化的影响。 方法：体外培养Wistar大鼠脑组织神经细胞和股骨骨髓间充质干细胞,采用Transwell小室共培养分化诱导,观察骨髓间充质干细胞的组织形态变化,在共培养第5天免疫荧光染色检测骨髓间充质干细胞中神经细胞的特异标志物;与对照组单纯骨髓间充质干细胞培养结果相比较。 结果与结论：神经细胞共培养系统中的骨髓间充质干细胞生长伸展,呈放射状,互相形成连接,特异性烯醇化酶显示阳性结果,具有神经元样细胞的特性,表达特异性烯醇化酶阳性的神经元比例可达(33.0±10.5)%。而对照组骨髓间充质干细胞未形成神经元样细胞的形态结构,免疫荧光显示特异性烯醇化酶阴性。提示神经细胞提供的微环境对骨髓间充质干细胞分化为神经元样细胞具有诱导分化作用。      

线粒体自噬与骨髓间充质干细胞成软骨分化的关联

背景:已有研究发现线粒体自噬在软骨缺损修复过程中发挥重要作用,因此有必要研究线粒体自噬在骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中的作用及其调控方法,为进一步阐明软骨诱导机制并为理解生物材料如何调控骨髓间充质干细胞分化命运奠定基础。目的:建立并验证线粒体状态和自噬程度的表征方法,观察线粒体自噬与软骨细胞发育、骨髓间充质干细胞成软骨分化的关系。方法:分离培养新生乳兔、1月龄兔、18月龄兔软骨细胞和新生乳兔骨髓间充质干细胞,按照试剂盒说明方法进行线粒体标记Mito Tracker Red染色。选取第2代骨髓间充质干细胞,用完全软骨诱导培养基培养,在培养第1,3,7天按照试剂盒说明方法进行线粒体标记Mito Tracker Red染色。选取第2代骨髓间充质干细胞,用完全软骨诱导培养基培养24 h后,诱导组加入10μmol/L自噬诱导剂雷帕霉素干预10 h,抑制组加入5μmol/L自噬抑制剂氯喹干预10 h,此后换用完全软骨培养基培养,在培养第1,3,7天用线粒体自噬试剂盒Mitophagy Detection Kit染色并观察线粒体自噬情况。结果与结论:①不同兔龄软骨细胞线粒体染色:低兔龄软骨细胞中线粒体数目较高兔龄软骨细胞多;②骨髓间充质干细胞和幼兔软骨细胞线粒体染色:软骨细胞的线粒体形态呈点状,而骨髓间充质干细胞的线粒体形态呈线状;③骨髓间充质干细胞分化过程中线粒体染色:随诱导培养天数的增加,骨髓间充质干细胞中线粒体的形态由最初的网状变为点状,骨髓间充质干细胞骨架中促进自噬形成的微丝结构也逐渐减少;④线粒体自噬对成软骨分化的影响:雷帕霉素促进了线粒体自噬途径,进而促进骨髓间充质干细胞的成软骨分化。     

大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经干细胞

为了观察骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为神经干细胞(NSCs)的能力,本研究通过贴壁法培养大鼠BMSCs,体外培养扩增纯化后,在细胞传代时用含有表皮生长因子(EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、N2、B27的DMEM/F12的培养液制成细胞悬液,并进行诱导,观察诱导后细胞的形态及生长情况,用免疫荧光检测形成的细胞球的巢蛋白(nestin)的表达情况;形成的细胞球在含10%血清的培养液中进一步分化。结果显示:BMSCs在含EGF、bFGF、N2、B27的培养液中,逐渐形成nestin表达阳性的细胞球,在含血清的培养液中能分化为神经元样细胞、星形胶质样细胞及少突胶质样细胞。本研究结果提示经纯化的BMSCs能分化为NSCs,并具有进一步分化的能力。     

微模式化基底上大鼠骨髓间充质干细胞的增殖、分化和迁移

目的　利用微模式化基底研究基底几何微结构对骨髓间充质干细胞增殖、分化及迁移过程的影响。方法　设计制作微模式化基底,用以控制细胞的铺展形态和面积。比较不同模式控制下大鼠骨髓间充质干细胞的增殖、分化和迁移数据。结果　细胞铺展宽度狭小可抑制骨髓间充质干细胞的增殖,细胞铺展形状可以调节其向成骨细胞分化的进程,细胞铺展面积受限时迁移增强,其增殖迁移行为减弱与成骨细胞诱导因子地塞米松的作用有关。结论　细胞铺展的几何形状和面积是骨髓间充质干细胞增殖、分化及迁移过程中的重要调节因子。     

木通皂苷D通过丝裂原活化蛋白激酶信号通路促进大鼠骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞

目的:探讨木通皂苷D(ASD)是否促进大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为成骨细胞及其机制。方法:分离培养大鼠BMSCs;观察ASD对其向成骨细胞分化的影响以及p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK)抑制剂SB203580和细胞外信号调节激酶(ERK)抑制剂PD098059的干预作用;检测BMSCs分化过程中碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙素(OC)含量;实时荧光定量PCR检测护骨素(OPG)和核因子κB受体活化因子配体(RANKL)mRNA的表达;Westernblotting法检测p38MAPK和ERK活性水平。结果:ASD处理后第9d,成骨性分化标志物OPGmRNA表达量明显增高,RANKLmRNA的表达量明显降低,同时显著提高BMSCs分化为成骨细胞的ALP活性和OC的表达,而且p38MAPK和ERK活性也显著增加。SB203580和PD098059则显著抑制ASD的成骨作用。结论:ASD在体外具有促进大鼠BMSCs向成骨细胞分化的作用,这一作用与MAPK途径的p38MAPK和ERK蛋白有关。     

体外诱导人骨髓基质干细胞向角膜上皮样细胞的分化

目的探讨体外诱导人骨髓基质干细胞(HMSCs)向角膜上皮样细胞分化的可能性。方法组织块培养法原代培养人眼角膜基质细胞(HCFs)并进行传代培养;密度梯度离心法分离、培养HMSCs;倒置相差显微镜观察细胞的形态学特征;免疫细胞化学对细胞进行鉴定。利用角膜上皮细胞生长的微环境对处于共培养体系的HMSCs进行诱导培养;免疫细胞化学检测角膜上皮细胞的特异性分子标志角蛋白12(CK12)在分化细胞的原位表达;反转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测分化细胞CK12 m RNA的表达,用单独培养的HMSCs做对照。结果HMSCs和HCFs贴壁生长,以梭形为主,接近汇合的细胞排列有一定方向性,呈漩涡状;HMSCs阳性表达CD29;HCFs阳性表达波形纤维蛋白;随着共培养时间的延长,HMSCs形状逐渐由长梭形变为不规则多边形,与上皮细胞的形态相似;免疫细胞化学和RT-PCR分别在蛋白和基因水平证实分化细胞表达CK12。结论在一定诱导条件下,体外培养的HMSCs可向具有角膜上皮细胞表型的上皮样细胞分化。     

人骨髓间质干细胞向造血细胞分化潜能的实验研究

目的:在体研究人骨髓间质干细胞(hBMMSCs)向造血细胞分化的潜能。方法:将hBMMSCs经尾静脉注射给环磷酰胺处理的严重联合免疫缺陷(SCID)小鼠,利用流式激活细胞分析系统(FACS)检测hBMMSCs输注后存活35d的SCID小鼠外周血、骨髓和脾脏中人源性造血细胞的表型和水平。结果:hBMMSCs输注组外周血(PB)、骨髓(BM)和脾脏(spleen)中可检测到人CD45⁺/H-2D^d-、CD34⁺/H-2D^d-细胞,而对照组PB、BM和脾脏均未检测到上述表型的人造血细胞。结论:hBMMSCs具有向造血细胞分化的潜能。     

骨髓间充质干细胞分化为心肌细胞的研究

目的目的研究大鼠骨髓间充质干细胞经5-氮杂胞苷诱导在体外转化为心肌样细胞的情况,为心衰的干细胞移植治疗提供基础。方法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,用不同浓度5-氮杂胞苷诱导不同时间,通过形态学、PAS反应、免疫细胞化学等鉴定。结果诱导细胞以梭形、柱状为主,部分细胞有分支,核一个、卵圆形、居中,类似心肌细胞形态;PAS反应阳性;诱导后培养2周,Sarcomeric Actin和Connexin-43表达较弱,以后逐渐增强。以10×10-6mol/L5-氮杂胞苷诱导24h效果最佳。结论骨髓间充质干细胞在5-氮杂胞苷诱导下可定向分化为心肌样细胞,是自体心肌细胞的一种良好供体来源。     

大鼠骨髓间充质干细胞对T细胞免疫活性的影响

目的:探讨大鼠骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stemcells,MSCs)对脾脏T细胞的免疫调节作用。方法:从大鼠骨髓中分离培养间充质干细胞,通过瑞氏-姬姆萨染色观察细胞形态,并用流式细胞术(Flowcytometry,FCM)检测其细胞表面特征分子表达情况。MTT法测定经刀豆蛋白A(ConA)刺激后,不同数量MSCs对T细胞增殖能力的影响;ELISA法检测MSCs对T细胞分泌IFN-γ和IL-4水平的影响。FCM检测MSCs对脾脏T细胞凋亡水平的影响。MTT法测定MSCs对细胞毒性T细胞(Cytotoxic Tcells,CTL)杀伤活性的影响。结果:经不同数量MSCs作用后,脾脏T细胞增殖水平明显低于阳性对照组(P<0.01),而且MSCs比例越高,其抑制作用越强(P<0.01)。经MSCs作用后,T细胞分泌IFN-γ的水平明显降低,而分泌IL-4的水平明显升高,且这种作用随MSCs比例的增加而增强(P<0.01)。MSCs能够抑制在体外培养过程中T细胞的自发凋亡。与MSCs共培养后,T细胞对L1210细胞的杀伤活性和单独培养组相比明显下降(P<0.05)。结论:MSCs能够抑制T细胞增殖反应和CTL活性,该作用可能与MSCs改变T细胞分泌细胞因子水平有关,但与诱导T细胞凋亡无关。     

细胞形态对间充质干细胞定向分化作用的影响

【摘要】间充质干细胞（MSCs）来源于中胚层,具有多向分化潜能、免疫原性低、自我更新能力强特点,是再生医学的理想细胞来源。以往研究多使用生长因子诱导MSCs定向分化。随着生物微工程技术的发展,应用纳米技术对材料表面进行修饰从而控制细胞形态,能够深入研究不同形态对MSCs定向分化的影响。总结了不同细胞形态对MSCs定向分化的影响以及潜在的机制,如细胞牵张力改变、黏着斑激酶（FAK）的激活、小分子G蛋白的活化等。控制细胞形态,并结合力学刺激、基质的软硬度等相关因素,可优化组织工程支架材料的设计,为再生医学提供理论基础。     

基质金属蛋白酶在骨髓间充质干细胞迁移和分化中的作用

基质金属蛋白酶(MMPs)属于细胞内的蛋白水解酶家族,因其需要Ca2+、Zn2+等金属离子作为辅助因子而得名,可以调节细胞外基质的形成、重塑、降解等,具有重要的生物学功能,参与多种生理病理过程。骨髓间充质干细胞(BMSCs)具有高度自我更新能力和多向分化潜能,可感知损伤信号迁移到组织损伤部位,进行增殖并分化为损伤组织细胞,在损伤组织的修复和再生中起着重要作用。BMSCs的迁移和分化行为受到MMPs及其抑制剂的调节,本文就MMPs在BMSCs分化和迁移中的作用做简要综述。     

骨髓间充质干细胞向软骨细胞的分化

背景：以骨髓间充质干细胞构建组织工程气管尚缺乏理想的特异性表面标志物,对其鉴定主要依赖细胞形态学、细胞表型及诱导分化的功能进行分析。 目的：体外分离培养、鉴定兔骨髓间充质干细胞,观察在特定条件下向气管软骨细胞分化的潜能。 方法：无菌环境取兔骨髓,经全骨髓贴壁筛选法分离培养细胞至第2代,流式细胞术鉴定第1、第2代细胞表面抗原CD44、CD45的表达。无菌环境取气管,经酶消化法分离培养气管软骨细胞,甲苯胺蓝染色鉴定软骨细胞蛋白聚糖的合成。在使用转化生长因子β1的基础上,将骨髓间充质干细胞与气管软骨细胞通过Transwell小室非接触式共培养,倒置显微镜观察细胞形态,甲苯胺蓝染色鉴定蛋白聚糖的合成,荧光实时定量PCR鉴定Ⅱ型胶原和蛋白聚糖 mRNA的表达。 结果与结论：分离、培养的细胞呈长梭形、不规则形聚集生长,传代后细胞生长速度明显增快,呈鱼群状聚集生长。第1代有96.97%的细胞表达CD44、13.72%的细胞表达CD45,第2代有99.11%的细胞表达CD44、8.54%的细胞表达CD45。气管软骨细胞甲苯胺蓝染色阳性。在诱导后,骨髓间充质干细胞形态逐渐由长梭形变为三角形或不规则形,表达软骨细胞特异性Ⅱ型胶原和蛋白聚糖 mRNA基因,甲苯胺蓝染色示阳性。结果表明全骨髓贴壁筛选法可成功分离培养骨髓间充质干细胞,第2代纯度较高,且在特定诱导条件下具有分化为气管软骨细胞的潜能。     

Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells are more potent suppressors of dendritic cells differentiation compared to bone marrow-derived mesenchymal stem cells

Both mesenchymal stem cells (MSCs) and dendritic cells (DCs) are engaged in the regulation of the immune response parallel to their numerous functions.The main objective of this study was to compare the effects of mesenchymal stem cells isolated from human adipose tissue or human bone marrow on the expression of specific cell surface markers as well as the secretion of some cytokines by monocyte-derived dendritic cells. The set of methods used includes cell cultures, magnetic beads isolation of cells, flow cytometry, ELISA and proteome profiler kit assays. The results obtained show that MSCs isolated from human adipose tissue are more potent immunomodulators of differentiation of human DCs in comparison to the bone marrow-derived MSCs. In both cases the percentages of CD14+ cells were increased in co-cultures of MSCs and DCs and at the same time down-regulated the expression of CD80, CD86 and CD83 as in all experiments the effect of adipose tissue MSCs was stronger. Similarly, the secretion of IL-10 by dendritic cells was up-regulated in co-cultures of MSCs and dendritic cells and the effect was stronger when adipose tissue-derived MSCs were used.Taken together all results presented reveal the higher potential of the adipose tissue-derived MSCs to inhibit the differentiation and expression of functionally important co-stimulatory molecules on the surface of monocyte-derived dendritic cells than the bone marrow-derived MSCs.