骨髓间充质干细胞诱导成骨的研究进展

骨髓间充质干细胞因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前骨组织工程领域研究的重点之一。对这方面近几年的研究成果从诱导因子的作用及调控机制、物理条件、新的研究方法等方面做了简要论述。     

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     

骨髓间充质干细胞诱导成骨的研究进展

骨髓间充质干细胞因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前骨组织工程领域研究的重点之一。对这方面近几年的研究成果从诱导因子的作用及调控机制、物理条件、新的研究方法等方面做了简要论述。     

杜仲诱导骨髓间充质干细胞成骨分化的有效部位

背景：体外细胞培养实验发现,杜仲能够诱导骨髓间充质干细胞成骨分化。 目的：分离确认杜仲诱导骨髓间充质干细胞成骨分化的有效部位。 方法：体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞。提取分离杜仲有效部位,杜仲粉末经体积分数60%乙醇提取,再用半制备高效液相色谱仪法收集6个组分,编号为B2.1.1、B2.1.2、B2.1.3、B2.1.4、B2.1.5、B2.1.6。取第3代骨髓间充质干细胞,加入不同浓度的杜仲分离物,诱导培养6 d,同时设非诱导对照。荧光定量 PCR法测定成骨分化标记物碱性磷酸酶的表达变化。 结果与结论：在高效液相色谱仪分离的6个组分中,B2.1.1和B2.1.3两个组分具有显著刺激骨髓间充质干细胞成骨分化标志基因碱性磷酸酶表达的作用,与非诱导对照相比,其表达分别达到3.73和4.74倍。实验初步分离了杜仲诱导骨髓间充质干细胞成骨分化有效部位,为最终分离和确认有效物质的化学成分提供了资料。     

成骨诱导:兔骨髓间充质干细胞的形态和功能特征

目的 探讨体外成骨诱导的兔骨髓间充质干细胞(MSCs)的形态和功能特征，为骨组织工程中种子细胞的研究提供依据。方法 选用生长状态良好的传l代的兔MSCs，在体外进行成骨活性诱导，并进行形态学观察和碱性磷酸酶、骨钙紊等功能性指标的检测。结果 体外成骨诱导的兔骨髓间充质干细胞从诱导的第2周即开始表达成骨细胞的活性，到第4周趋于成熟，此过程中性态和功能均具有一定的阶段性。结论 经过体外成骨诱导的兔MSCs表现出典型的成骨细胞阶段性形态特征和功能特征，可以作为骨组织工程的种子细胞。     

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。     

microRNA-373参与调控人脂肪来源间充质干细胞成骨分化

目的用microRNA-373(miR-373)的模拟物转染人脂肪来源Flk1+间充质干细胞(MSC),探讨microRNA-373对Flk1+MSC成骨分化的影响。方法利用脂质体作为载体,用miR-373模拟物瞬时转染Flk1+MSCs,然后对其进行成骨诱导,碱性磷酸酶(ALP)染色和茜素红染色观察成骨情况,real-time PCR技术检测成骨标志性基因的表达。结果 ALP染色和茜素红可见明显差异;real-time PCR检测结果显示,实验组(miR-373组)成骨标志基因runt相关转录因子2(RUNX2)(0.543±0.021)、ALP(0.556±0.024)和骨钙蛋白(OC)(0.499±0.017)的表达都明显低于对照组(NC组)(P<0.05)。结论 miR-373参与调控Flk1+MSC向骨细胞分化。     

柚皮甙诱导兔骨髓间充质干细胞的成骨特征

背景：骨碎补能在促进骨生长且取得了良好的临床疗效,其主要成分柚皮甙能否诱导骨髓间充质干细胞向成骨方向分化？ 目的：用柚皮甙诱导兔骨髓间充质干细胞向成骨方向分化。并观察柚皮甙诱导兔骨髓间充质干细胞向成骨方向分化的能力。 方法：用贴壁筛选法对兔骨髓间充质干细胞进行分离培养。对生长良好的第3代骨髓间充质干细胞分别用50 μg/L的柚皮甙和经典成骨诱导剂向成骨方向进行诱导,分别进行成骨鉴定。 结果与结论：经典成骨诱导液、柚皮甙诱导液都能使骨髓间充质干细胞向成骨方向分化,基质分泌增多,形成钙结节。用酶联免疫检测仪检测柚皮甙诱导组和经典成骨诱导组细胞吸光度值未见明显的差异。同时检测柚皮甙诱导液和L-DMEN细胞培养液的吸光度值发现两者差异无显著性意义(P > 0.05)。证实柚皮甙可成功诱导骨髓间充质干细胞向成骨方向分化,无明显毒性作用。     

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     

miR-889-3p靶向Runx2抑制脂肪间充质干细胞的成骨分化

背景：研究表明miR-889-3p可参与调控多种细胞的增殖分化过程,但是其对脂肪间充质干细胞成骨分化的影响尚不明确。目的：探讨miR-889-3p对脂肪间充质干细胞成骨分化的调节作用。方法：体外分离、培养SD大鼠脂肪间充质干细胞,转染miR-889-3p模拟物(miR-889-3p mimic)、miR-889-3p抑制剂(miR-889-3p inhibitor)和阴性对照(miR-NC)并诱导成骨分化。RT-PCR和Western blot检测成骨诱导14 d后的碱性磷酸酶活性、Runx2、骨钙素、骨桥素、Osterix等成骨相关mRNA和蛋白的表达。将野生型Runx2、突变型Runx2分别与miR-889-3p模拟物和miR-NC共转染脂肪间充质干细胞,通过双荧光素酶报告基因检测miR-889-3p与Runx2的靶向关系。结果与结论：(1)miR-889-3p表达水平随成骨诱导时间延长而逐渐减低;(2)成骨诱导第7天和第14天miR-889-3p inhibitor组的矿化结节数目、大小、颜色深浅明显超过miR-889-3p mimic组和miR-NC组(P <0.05);...     

人脂肪干细胞脂向分化中长非编码RNA的差异表达

背景：肥胖导致了包括高血压、冠心病、脂肪肝、高脂血症、2型糖尿病在内的诸多疾病,因此深入理解脂肪细胞分化机制对于肥胖的防治具有深远意义。目前对于脂向分化机制的研究多集中在微小RNA上,对于长非编码RNA在脂向分化过程中的作用尚且知之甚少。 目的：获得脂向分化过程中差异倍数明显的长非编码RNA,并进一步筛选在脂向分化过程中可能发挥重要作用的长非编码RNA进行验证。 方法：取人腹部皮下脂肪,采用组织块培养法获取脂肪干细胞,传至第3代后进行成脂诱导分化,通过微阵列技术对脂向分化过程中0,5,12 d长非编码RNA及mRNA差异性表达量进行统计,并结合生物信息学报告筛选出呈现明显差异性表达的长非编码RNA,通过qRT-PCR进行验证。 结果与结论：脂向分化过程中以差异倍数1.5(P < 0.05)为标准,上调长非编码RNA的数量5 d vs. 0 d 748个,12 d vs. 0 d 847个,12 d vs. 5 d 593个;下调长非编码RNA的数量5 d vs.0 d 828个,12 d vs.0 d 1 113个,12 d vs.5 d 750个;结合生物信息学分析结果,在与脂类代谢有关的28个长非编码RNA中根据诱导0,5,12 d差异表达倍数较高且其靶基因可能是已知的与成脂相关的基因中,筛选出3个长非编码RNA：AK304548、BP216319、DA852857。通过PCR验证结果显示AK304548、BP216319及其靶基因表达量呈现先下调后上调的趋势,与微阵列测序结果相符,预示其在脂向分化过程中起到调控作用。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;组织工程全文链接：     

脂肪干细胞三维生长骨组织工程复合体的构建

背景：组织工程支架是模仿细胞赖以生长代谢的细胞外基质而构建的支架和环境,其选择、制备以及种子细胞的选择是骨组织工程领域中的一项十分重要的课题。 目的：利用几丁质凝胶/异种骨构建脂肪干细胞三维生长环境,并对其相容性进行研究。 方法：从出生8 d新西兰大白兔腹股沟获取脂肪组织,提取脂肪干细胞。脂肪干细胞经过体外成骨诱导分化后,种植于几丁质凝胶/异种骨,构建新型骨组织工程复合体,并将其设为细胞/几丁质凝胶/异种骨组;将脂肪干细胞直接种植于异种骨,构成脂肪干细胞/异种骨复合体作为细胞/异种骨组,单独异种骨为空白组。体外诱导2周后进行电镜扫描,观察细胞与支架的复合情况。 结果与结论：镜扫描观察显示几丁质凝胶充分渗透于支架的空隙内,形成一个细胞的三维生长环境,使原本只能在材料上贴壁生长的脂肪干细胞能够在三维的环境中生长,为细胞外基质的再生提供足够的空间。几丁质凝胶/异种骨悬浮诱导后的脂肪干细胞,承载了更多的细胞,减少了细胞在载体中的流失,是一种较好的骨组织工程载体。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

人羊膜间充质干细胞体外大量扩增的方法

背景：一个胎盘羊膜的面积约600 cm2,羊膜来源间充质干细胞即取材于胎盘上的羊膜。 目的：建立一种简单的体外分离培养人羊膜来源间充质干细胞的方法,并分析其生物学特性。 方法：采用胰酶和直接贴壁相结合的方法分离获取人羊膜来源间充质干细胞并进行体外培养,观察细胞形态,分析传代第5代细胞生长曲线,检测第5 代细胞表面标志表达和检测细胞周期。取传代第4 代细胞行体外成骨细胞诱导和成脂诱导,冻存第4代细胞6个月后复苏,计数复苏后细胞存活率并绘制复苏细胞生长曲线。 结果与结论：原代接种后第9天有少许细胞爬出,15 d左右细胞达80%-90%融合,细胞以梭形为主。细胞传代后,细胞形态均一,螺旋状排列。传代细胞潜伏期48 h,对数增殖期4 d左右,对数增殖期后进入平台期。间充质干细胞表面CD34、CD14、CD19、CD45、HLA-DR 呈阴性表达,CD73、CD105、CD90 呈阳性表达。茜素红染色及油红O染色阳性,证实具有向脂肪细胞、成骨细胞分化的能力。流式细胞术细胞周期检测,S期占28%。冻存复苏后细胞存活率达 90% 以上,且与未冻存传代细胞具有相同的生长特性。结果证实实验成功地建立了一种简化的人羊膜来源间充质干细胞大量扩增的方法。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：     

低氧时脂肪间充质干细胞如何向跟腱细胞分化

背景：脂肪间充质干细胞在跟腱组织工程再生领域越来越受到重视,研究其诱导分化的有利环境(氧体积分数)尤为必要。 目的：将脂肪间充质干细胞与跟腱细胞在不同氧体积分数条件下间接共培养,比较氧体积分数对脂肪间充质干细胞向跟腱细胞分化能力的影响。 方法：无菌条件下获取SD大鼠跟腱细胞。SD大鼠脂肪间充质干细胞直接购买,经培养传至第1代后,与跟腱细胞一起在常氧(体积分数20%)和低氧(体积分数2%)条件下经Transwell间接共培养体系共培养。在培养7,14和21 d,实时荧光定量PCR检测跟腱细胞的特异指标胶原蛋白Ⅰ、胶原蛋白Ⅲ,Tenomodulin,Thrombospondin-4,Scleraxis基因相对表达量,免疫荧光染色法检测胶原蛋白Ⅰ和Thrombospondin-4蛋白表达量。 结果与结论：脂肪间充质干细胞与跟腱细胞经间接共培养后,低氧组检测到的跟腱细胞的相关特异指标在基因和蛋白水平上表达水平均高于常氧组。提示氧体积分数可显著影响脂肪间充质干细胞向跟腱细胞分化的潜能,低氧是脂肪间充质干细胞向跟腱细胞分化的有利条件之一。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：     

晚期骨关节炎患者膝关节滑膜间充质干细胞的体外成骨分化

背景：间充质干细胞是组织工程中常用的种子细胞,而来源于人膝关节滑膜组织的间充质干细胞能否作为骨组织修复与再生中合适的种子细胞还需要进一步验证。 目的：观察晚期骨关节炎患者膝关节滑膜组织来源的间充质干细胞体外向成骨细胞定向分化的潜能,对所诱导细胞的成骨特性进行鉴定。 方法：无菌条件下从行全膝关节置换的晚期骨关节炎患者膝关节腔内获取滑膜组织,Ⅰ型胶原酶消化分离获得有核细胞。以最适密度接种(200个有核细胞/cm2),挑选单细胞克隆,筛选出滑膜间充质干细胞。基础培养基培养,传至第3代时改换为含地塞米松、β-甘油磷酸钠和抗坏血酸的成骨诱导培养基诱导培养。 结果与结论：体外分离培养的滑膜间充质干细胞早期可形成葵花样细胞集落,克隆样生长。传代至第3代,细胞呈成纤维细胞样生长,形态均一。滑膜间充质干细胞成骨诱导后呈典型的“铺路石样”成骨细胞形态,诱导至第7天碱性磷酸酶染色呈强阳性,碱性磷酸酶活性表达也在诱导7 d时达最高峰;诱导21 d茜素红染色可见大量钙结节形成;同时反转录PCR检测到Ⅰ型胶原、Runx2、骨结合蛋白和骨桥蛋白的表达在诱导后增加,21 d时表达最高。从晚期骨关节炎患者膝关节滑膜组织分离获得的滑膜间充质干细胞,在体外可成功诱导分化为成骨细胞,所诱导生成的细胞具有典型的成骨细胞特性。提示滑膜间充质干细胞有望成为骨组织工程理想的种子细胞来源,在骨组织的再生修复中发挥重要作用。     

体外诱导脂肪来源间充质干细胞间质-上皮转换

目的探讨在体外诱导人脂肪来源间充质干细胞(hAD-MSCs)发生间质-上皮转换(MET)的可行性。方法从人脂肪中分离、培养间充质干细胞,流式细胞术鉴定其细胞表面标志。在体外添加激活素A(activin A)、维甲酸(RA)和骨形态发生蛋白7(BMP7)培养后,倒置显微镜下观察hAD-MSCs诱导后的形态变化,采用RT-PCR方法检测间质和上皮细胞相关基因vimentin,E-cadherin,ZO-1和β-catenin在诱导分化过程中表达水平改变。Western blot检测诱导前后间质标记vimentin和上皮标记β-catenin的表达。结果诱导后细胞形态发生改变,由长梭形变为卵圆形,上皮标记基因E-cadherin,ZO-1和β-catenin的mRNA表达显著上调(P<0.05),同时间质标志基因vimentin的mRNA表达显著下降(P<0.05)。Western blot结果显示,与未诱导组相比,诱导后细胞开始表达β-catenin,而vimentin的表达明显下降(P<0.05)。结论 Activin A、RA和BMP7联合使用可诱导hAD-MSCs发生MET的过程。     

脂肪干细胞体外分离培养鉴定及免疫学性质

背景：脂肪干细胞由于具备易于获取等特点,在组织工程中比骨髓间充质干细胞具有更加广阔的应用前景,并因此成为当今的研究热点之一。 目的：观察脂肪干细胞的生长规律,鉴定其干细胞特性和免疫学性质。 方法：自整形外科行抽脂的3名健康志愿者身上获取皮下脂肪组织及外周血,志愿者年龄20-30岁,均为女性。用Ⅰ型胶原酶消化脂肪组织获得脂肪干细胞,在体外原代培养及传代培养,观察其体外增殖能力等生物学特性;通过流式细胞术检测人脂肪干细胞分化群表面抗原和主要组织相容性抗原的表达。并将异体脂肪干细胞和淋巴细胞共培养,观察脂肪干细胞是否可以刺激后者增殖。 结果与结论：所获脂肪干细胞具有很强的体外增殖能力,其生长曲线呈“S”形;第3代脂肪干细胞表面CD29、CD44、CD90以及主要组织相容性抗原Ⅰ呈阳性表达,CD31、CD45、CD34及主要组织相容性抗原Ⅱ呈阴性表达;未发现异体脂肪干细胞刺激淋巴细胞增殖。提示所获细胞确为脂肪干细胞,且具有较弱的排斥反应,有可能成为细胞治疗或组织工程的同种异体细胞来源。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：     

脂肪源性干细胞的体外分离培养与鉴定

背景：脂肪间充质干细胞来源丰富、取材方便、体外有较强增殖能力并具有多向分化的潜能,有望成为组织工程的种子细胞。 目的：体外分离培养SD大鼠脂肪干细胞并进行鉴定。 方法：取SD大鼠腹股沟区皮下脂肪组织,0.075%I型胶原酶消化分离、培养脂肪源性干细胞,倒置相差显微镜下观察脂肪源性干细胞的细胞形态和增殖特征。取第3代细胞用MTT比色法描绘生长曲线,免疫荧光法鉴定干细胞标志物CD44,含有体积分数10%胎牛血清、地塞米松和胰岛素的DMEM/F12定向诱导成脂分化,油红“O”染色成脂分化鉴定。免疫组化法鉴定向神经细胞诱导分化的结果。 结果与结论：分离出的大鼠脂肪源性干细胞生长曲线呈“S”形,强烈表达干细胞标志物CD44。成脂诱导分化经油红“O”染色呈橘红色。向神经细胞诱导分化后表达神经元标志物神经元特异性烯醇化酶。说明SD大鼠脂肪源性干细胞在体外具有易于分离培养和扩增,表达间充质干细胞相关表型,特定条件下可诱导分化的特点。     

C57小鼠脂肪及骨髓间充质干细胞生物学特性的比较

背景：研究发现,脂肪源干细胞具有和骨髓间充质干细胞一样的贴壁和形成成纤维样克隆特性,并具有向骨、脂肪、软骨等多系分化的能力。 目的：比较C57小鼠脂肪源间充质干细胞和骨髓间充质干细胞的生物学特点。 方法：在无菌的条件下分别从C57小鼠的脂肪和骨髓中获取脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞。体外分离、培养并将脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞传至第3代,进行细胞形态、表面标记、生长动力学分化潜能测定和Notch信号相关基因的检测。 结果与结论：脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞形态学相似,第3代的脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞均表达CD29、CD105、Sca-1,不表达CD34、CD133,但骨髓间充质干细胞还表达CD45;生长曲线和细胞克隆分析显示脂肪间充质干细胞的增殖速度明显比骨髓间充质干细胞快;脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干细胞均可向成骨、成脂、成软骨诱导分化,脂肪间充质干细胞更易向成骨诱导;Notch相关基因检测显示脂肪源干细胞的Jagged-1表达水平明显比骨髓间充质干细胞低,而Hes-1的表达水平脂肪源干细胞明显高于骨髓间充质干细胞的表达水平。提示脂肪间充质干细胞比骨髓间充质干细胞扩增能力更强,更易向成骨分化,可能与Hes-1表达水平有关。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：