Ca2+在电磁场刺激骨髓间充质干细胞增殖与分化过程中的内流变化

背景:已证实电磁场可通过cAMP-蛋白激酶A信号转导系统调控骨髓间充质干细胞的增殖与分化,但同样作为第二信使的Ca2 相关作用报道较少。目的:观察钙拮抗剂维拉帕米对电磁场刺激骨髓间充质干细胞增殖与分化的影响,以推断Ca2 在此过程中的内流变化。设计、时间及地点:电刺激细胞学体外观察,于2005-04/06在同济医院矫形外科实验室完成。材料:清洁级4~5周龄SD大鼠6只,维拉帕米为Sigma公司产品,Helmholtz线圈式磁场发生器由海军工程大学电机系设计制造。方法:贴壁法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,胰蛋白酶消化传代。取生长良好的第4代细胞,调节密度至1×107L-1,将其分种于4块96孔板内,200μL/孔。正常对照组不进行任何干预;暴磁组接种第2天将细胞放于置有Helmholtz线圈式磁场发生器的37℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度细胞培养箱中进行暴磁,磁场强度0.8mT,频率50Hz,每次暴磁30min,间隔12h,共6次;维拉帕米组加入20μmol/L维拉帕米;联合组加入20μmol/L维拉帕米后进行暴磁。主要观察指标:MTT法检测细胞增殖活性,向成骨细胞分化碱性磷酸酶的含量,改良Gomori氏钙钴法染色定性观察。结果:暴磁3d后,与正常对照组比较,暴磁组细胞增殖活性明显升高(P<0.01),加入维拉帕米进行药物干预后这种促细胞增殖效应消失。未经暴磁的正常对照组、维拉帕米组细胞碱性磷酸酶含量基本相似,均明显高于其余2组(P<0.01);联合组细胞碱性磷酸酶含量高于暴磁组(P<0.01)。碱性磷酸酶染色定性分析结果与上述数据基本一致。结论:在50Hz、0.8mT电磁场作用下,骨髓间充质干细胞Ca2 内流发生变化,且该变化在骨髓间充质干细胞向成骨方向分化过程中产生部分抑制作用,在促其增殖过程中起主导作用。     

工频电磁场对骨髓间充质干细胞增殖、分化及其胞浆内钙离子浓度的影响

目的：研究工频电磁场刺激对骨髓间充质干细胞（MSC）的增殖与分化以及胞浆内钙离子浓度的影响。方法体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞，取第4代细胞，应用工频电磁场进行干预。用四甲基偶氮唑蓝比色法检测其增殖活性，采用碱性磷酸酶（ALP）检测试剂盒检测ALP活性。应用Fura．2／AM对细胞进行染色，用细胞内双波长钙荧光系统测定细胞胞浆内游离钙离子的浓度。结果50Hz、1．1mT的电磁场对骨髓间充质干细胞具有明显的促增殖作用（P〈0、05），使其ALP活性增高（P〈0．05）。无论是放置在含诱导剂还是不含诱导剂培养基中的细胞，其胞浆内的钙离子浓度在电磁场刺激下都有不同程度的增高。结论50Hz、1.1mT的电磁场可促进MSC增殖，使其向成骨细胞分化。胞浆内钙离子浓度增加可能在细胞的增殖与分化过程中起着重要作用。     

脉冲电磁场对骨髓间充质干细胞成骨成脂肪分化的影响

目的研究15Hz、1mT脉冲电磁场对骨髓间充质干细胞向成骨、成脂肪分化的影响。方法体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞，取第3代细胞，用15Hz、1mT脉冲电磁场刺激，按照碱性磷酸酶（ALP）检测试剂盒说明书步骤检测ALP活性，用半定量逆转录聚合酶链反应（RT—PCR）法检测骨髓间充质干细胞成骨、成脂肪指标的表达，油红O染色观察其成脂肪诱导分化情况。结果15Hz、1mT脉冲电磁场明显促进骨髓间充质干细胞ALP活性（P〈0．01）以及成骨蛋白（骨钙蛋白、骨桥蛋白）的mRNA表达；抑制脂肪素、脂肪细胞结合蛋白2（AP-2）等成脂肪转录因子的表达，抑制骨髓间充质干细胞向成脂肪分化。结论15Hz、1mT脉冲电磁场可促进骨髓间充质干细胞向成骨分化，抑制其向成脂肪分化。     

工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化的影响

目的　研究 5 0Hz工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖、分化及细胞内环磷酸腺苷 (cAMP)水平的影响。方法　体外培养小鼠骨髓间充质干细胞 ,取第 3代细胞 ,应用工频电磁场及成骨性诱导剂干预 ,并分别于第 3天和第 5天用MTT法检测其增殖活性 ,用放免法检测细胞内cAMP浓度 ,于第 7天检测细胞内碱性磷酸酶 (ALP)的活性。结果　频率 5 0Hz、强度 2mT的正弦波电磁场能抑制体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖 (P <0 .0 5 ) ,使其ALP活性增高 (P <0 .0 5 ) ,在磁场作用的早期 ( 1～ 3d) ,细胞内的cAMP水平明显增高 (P <0 .0 1) ,继续暴磁至第 5天 ,cAMP水平不再发生变化 (P >0 .0 5 )。结论　 5 0Hz工频电磁场可能通过作用于cAMP 蛋白激酶A信号转导系统 ,从而调控体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖与分化 ,此调控作用可能发生在细胞受电磁场作用的早期。     

骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化中电磁场激活ERK通路的作用

背景:研究表明电磁场可调节骨髓间充质干细胞的增殖和分化,但其具体机制尚不清楚.目的:从ERK信号途径探讨电磁场诱导大鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨的作用.方法:取第3代生长良好的大鼠骨髓间充质干细胞,暴磁组给予15 Hz、1 mT的正弦波电磁场刺激,PD98059+暴磁组在电磁场刺激前给予20 μmol/L ERK阻断剂PD98059,PD98059组仅给PD98059不进行电磁场刺激,对照组正常培养.电磁场刺激后,收集各组细胞,Western blot法检测ERK通路的活性,MTT法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酶试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性.结果与结论:电磁场刺激后,细胞ERK1/2磷酸化水平、细胞的增殖活性、及碱性磷酸酶活性均明显升高(P < 0.01);PD98059可明显抑制ERK1/2磷酸化水平及细胞增殖活性的升高(P < 0.01),而在一定程度上提高细胞的碱性磷酸酶活性(P < 0.01).说明电磁场刺激可通过激活骨髓间充质干细胞ERK信号通路,并且主要通过该途径促进骨髓间充质干细胞的增殖;而在脉冲电磁场促进骨髓间充质干细胞分化成骨的过程中,激活ERK信号通路所起的作用较小.     

骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化中电磁场激活ERK通路的作用

背景：研究表明电磁场可调节骨髓间充质干细胞的增殖和分化,但其具体机制尚不清楚。目的：从ERK信号途径探讨电磁场诱导大鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨的作用。方法：取第3代生长良好的大鼠骨髓间充质干细胞,暴磁组给予15Hz、1mT的正弦波电磁场刺激,PD98059＋暴磁组在电磁场刺激前给予20μmol/L ERK阻断剂PD98059,PD98059组仅给PD98059不进行电磁场刺激,对照组正常培养。电磁场刺激后,收集各组细胞,Western blot法检测ERK通路的活性,MTT法检测细胞增殖活性,碱性磷酸酶试剂盒检测细胞碱性磷酸酶活性。结果与结论：电磁场刺激后,细胞ERK1/2磷酸化水平、细胞的增殖活性、及碱性磷酸酶活性均明显升高（P〈0.01）;PD98059可明显抑制ERK1/2磷酸化水平及细胞增殖活性的升高（P〈0.01）,而在一定程度上提高细胞的碱性磷酸酶活性（P〈0.01）。说明电磁场刺激可通过激活骨髓间充质干细胞ERK信号通路,并且主要通过该途径促进骨髓间充质干细胞的增殖;而在脉冲电磁场促进骨髓间充质干细胞分化成骨的过程中,激活ERK信号通路所起的作用较小。     

人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化中26RFa的作用

背景：研究表明26RFa在骨形成、痛觉、内分泌、心血管以及能量代谢等方面都有重要的调节作用。目的：观察26RFa在成骨培养体系中对人骨髓间充质干细胞增殖分化的影响。 方法：通过MTT实验,以此确定26RFa对人骨髓间充质干细胞是否有促增殖作用及其起作用的最大活性浓度;将人骨髓间充质干细胞接种于6孔培养板上,实验分为2组：实验组含有10-11mol/L的26RFa,对照组不含26RFa。取成骨诱导8,12,16 d细胞用碱性磷酸酶试剂盒测定细胞内碱性磷酸酶活性;成骨诱导21,28 d后行茜素红染色和Von Kossa染色,计算每张玻片钙化结节数,Western blot检测cbfa1的表达。 结果与结论：成骨诱导8,12,16 d后细胞内碱性磷酸酶活性实验组高于对照组（P〈0.05,P〈0.01,P〈0.05）;21,28 d后茜素红染色和Von Kossa矿化结节数实验组均高于对照组;实验组细胞cbfa1表达明显高于对照组（P〈0.05）。说明在适宜的培养条件下,26RFa可促进人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。     

骨髓间充质干细胞诱导增殖分化信号的研究进展

20世纪70年代中期,Friedenstein等首次报道了在骨髓抽取物中可能存在非造血组织干细胞,且证实初步分离的贴壁细胞具有多能分化性,被称为间充质干细胞(MSCs)。1999年,Pittenger等〔1〕从人类的髂骨骨髓样本中分离得到了骨髓MSCs,并在体外证实其有多向分化能力。他们所分离的MSCs主要通过以下几点确认:1在贴壁培养中表现为具有良好外型的增生特性;2在细胞表面存在一系列标志性抗原分子,在传代1次和2次后,95 %和98%的细胞具有均一的表型,通过流式细胞分析,细胞表面SH2、SH3、CD2 9、CD4 4、CD71、CD90、CD10 6、CD12 0 a和CD12 4抗…     

电磁场刺激对骨髓间充质干细胞即刻早期基因表达的影响

背景:细胞受刺激后即刻早期基因在细胞核内快速表达,其编码的核蛋白作为反式作用因子,通过激活某些基因的转录而调控细胞的增殖、分化等生物学行为.目的:观察电磁场刺激对大鼠骨髓间充质干细胞c-fos、c-myc和c-jun即刻早期基因表达的影响.设计、时间及地点:电刺激干预的体外细胞学观察,于2006-10/2007-01在同济医院矫形外科实验室完成.材料:清洁级健康Sprague-Dawley大鼠6只,由华中科技大学同济医学院动物实验中心提供.电磁场发生器由海军工程大学电机系设计制造.方法:贴壁筛选法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,传至第4代按2×103个/孔接种,每孔均加入200 μL含10%胎牛血清的DMEM-F12培养基,分为2组,对照组细胞置于普通培养箱中培养3 d,暴磁组在培养箱中安装电磁场发生器,频率50 Hz、强度1 mT的正弦波,每次刺激30 min,间隔11.5 h,2次/d,共刺激5 d.主要观察指标:MTT法检测细胞增殖活性,考马斯亮蓝法测定细胞碱性磷酸酶活性,RT-PCR检测即刻早期基因的表达.结果:电磁场刺激3 d后,暴磁组MTT产物吸光度值明显高于对照组(P < 0.01);电磁场刺激5 d后,暴磁组细胞碱性磷酸酶活性明显高于对照组(P < 0.01).与对照组比较,暴磁组c-fos和c-myc基因表达均有不同水平的上调(P < 0.01),c-jun基因无明显变化.结论:电磁场刺激可上调骨髓间充质干细胞中c-fos和c-myc即刻早期基因的表达,可能通过该途径来促进骨髓间充质干细胞的增殖活性,诱导其向成骨细胞分化.     

脉冲电磁场诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的研究

目的 观察脉冲电磁场(PEMFs)对人骨髓间充质干细胞(hMSCs)向成骨细胞分化的影响。方法 分离并培养hMSCs，取第3代细胞，分为对照组与处理组，处理组细胞接受频率12Hz、场强1．1mT的PEMFs刺激，每日8h；对照组细胞不接受PEMFs刺激。应用透射电镜观察2组细胞超微结构，采用碱性磷酸酶染色、骨钙素免疫组织化学染色、四环素荧光标记等方法进行观测。结果 细胞培养5～6d即可传代，经PEMFs连续刺激3d后，hMSCs细胞形态发生变化，3周后聚集成细胞钙化结节。透射电镜下观察显示：细胞比较成熟，内质网扩张，其碱性磷酸酶染色、骨钙素免疫组织化学染色和四环素荧光标记均为阳性。结论 hMSCs经特定频率和场强的PEMFs体外刺激后，可向成骨细胞分化，符合成骨细胞的形态学和生物学特性，为体外构建组织工程化骨提供自体种子细胞。     

工频电磁场对小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF-β1mRNA表达的影响

目的 研究工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF—β1 mRNA表达的影响。方法 体外分离培养小鼠骨髓间充质干细胞，取第2代细胞分组暴磁，然后用RT—PCR技术分别检测各组细胞的BMP-2和TGF—β1 mRNA表达，并进行定量分析。结果 适当强度及作用时间的工频电磁场刺激可使小鼠骨髓间充质干细胞mRNA表达明显增强。相同作用时间下，BMP-2mRNA的表达于1．6mT场强中达最大值，而TGF-β1 mRNA的表达则于0．4mT场强中达最大值；1．6mT场强条件下，电磁场连续照射5d，每日1h，可使BMP-2和TGF—β1 mRNA表达均达到最大值。结论 适当“窗口”的电磁场刺激对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF-β1 mRNA表达有明显的促进作用．     

α- 玉米赤霉醇影响小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化简

背景：骨髓间充质干细胞具有向成骨细胞分化的能力,植物雌激素α-玉米赤霉醇对小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化可能有促进作用。 目的：探讨α-玉米赤霉醇对小鼠骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的影响。 方法：采用全骨髓培养差速贴壁法体外分离培养小鼠骨髓间充质干细胞,取第3代细胞分为6组：非诱导组加含体积分数为10%胎牛血清、1%双抗的 IMDM 普通培养基;空白诱导组仅加入等量成骨条件培养基（含0.1μmol/L 地塞米松、10 mmol/Lβ-甘油磷酸钠、50μmol/L 维生素C）;阳性对照诱导组加入等量成骨条件培养基及10-8 mol/L雌二醇;高、中、低α-玉米赤霉醇组分别加入成骨条件培养基及10-5,10-6,10-7 mol/L梯度浓度的α-玉米赤霉醇。倒置显微镜下观察细胞形态变化,MTT 实验测定细胞增殖状态绘制细胞生长曲线,酶联免疫吸附法测定碱性磷酸酶、骨钙素的表达。 结果与结论：非诱导组细胞呈长梭形,生长密集时有接触抑制,各诱导组的细胞增殖受促进,诱导后细胞呈三角形、多角形、不规则形状,细胞可重叠生长;非诱导组低表达碱性磷酸酶、骨钙素,低浓度（10-7 mol/L）α-玉米赤霉醇组和阳性对照诱导组高表达碱性磷酸酶、骨钙素,与空白诱导组相比,差异有非常显著性意义（P＜0.01）。结果说明α-玉米赤霉醇可以促进骨髓间充质干细胞的增殖,低浓度α-玉米赤霉醇可显著促进体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化。而上调碱性磷酸酶、骨钙素的表达量可能是α-玉米赤霉醇诱导促进骨髓间充质干细胞骨向分化的作用机制之一。     

骨髓间充质干细胞体内分化为肾小管上皮细胞的实验研究

目的探讨骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)能否在体内分化为肾小管上皮细胞。方法取SD雄性大鼠胫、股骨骨髓,密度梯度离心法分离MSCs,采用4,6-联脒-2-苯基吲哚(4,6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)进行标记。32只雌性SD大鼠复制缺血再灌注肾损伤模型后随机分为移植组和对照组,移植组于缺血45min后经下腔静脉注入用DAPI标记的MSCs,对照组注入等量的生理盐水。分别于术后1d、2d、3d、4d处死大鼠,留取肾组织,荧光显微镜观察移植的MSCs在肾组织中的分布,采用能与肾小管内腔壁特异结合的蓖麻血凝素(Ricinus communis agglurinin,RCA)对迁移入肾脏的MSCs分化状况进行鉴定。结果移植组术后第三天肾组织内可见DAPI标记细胞,第四天DAPI标记细胞明显增多(P<0.05),且多数DAPI标记细胞能结合RCA。对照组没有发现DAPI标记细胞。结论移植的外源性MSCs能够迁移、定居于肾组织中并分化为肾小管上皮细胞。     

中频脉冲电磁场照射骨髓间充质干细胞的拉曼光谱

背景：采用中低频脉冲电磁场干预骨髓间充质干细胞增殖分化的研究很多,但采用表面拉曼光谱方法分析受电磁场照射单个干细胞的拉曼光谱罕有报道。目的：比较3000 Hz中频脉冲电磁场照射与无电磁照射后存活状态下的骨髓间充质干细胞拉曼光谱的差异。方法：分离培养鉴定SD大鼠骨髓间充质干细胞,取第3代细胞接种到六孔板,分为2组：无电磁组和3000 Hz中频脉冲电磁照射组。培养7 d后,将2组细胞分别转移到生理盐水中,各取30个细胞,每个细胞收集细胞周围3个点和中间一个点的拉曼光谱,利用每组所得120个数据计算出拉曼光谱的平均相对强度,进行2组对比。结果与结论：电磁场照射组和无电磁组骨髓间充质干细胞拉曼光谱特征峰基本相同,且 origin 软件作图后波形基本相同;电磁场照射组的峰值普遍较无电磁场组下降。提示激光镊子拉曼光谱技术能够应用于单个干细胞分子层面生物化学变化的检测和研究。与未经电磁场照射组相比,经3000 Hz中频脉冲电磁场照射后,骨髓间充质干细胞的拉曼光谱有明显差异,峰值普遍降低。     

诱导骨髓间充质干细胞成肌分化时GDF-8表达的变化

目的探讨大鼠骨髓间充质千细胞（BMSCs）在体外诱导成肌分化时转化生长因子-8（GDF-8）表达的变化。方法原代培养后扩增的第5代BMSCs以5-氮胞苷（5-Azc）进行成肌诱导分化,用免疫荧光、逆转录定量聚合酶链反应（RT—PCR）、免疫印迹（Western Blot）检测GDF-8的表达。结果体外诱导BMSCs成肌分化时免疫荧光检测发现,在不同时间点于绝大多数细胞的胞浆内都有明显的GDF-8表达,而没有用5-Azc处理的BMSCs则无表达,RT—PCR和Western Blot的检测也支持免疫组织化学的结果。结论在促使BMSCs向肌细胞分化的同时,细胞内同时也有抑制成肌分化的负性调节因子GDF-8的表达。     

体外诱导人骨髓间充质干细胞向造血细胞分化的研究

目的探讨体外诱导人骨髓间充质干细胞（hMSC）向造血细胞分化的可行性及分化条件。方法首先建立hMSC的分离培养扩增体系，制备小鼠胎肝基质细胞条件培养液（FLSC-CM），将hMSC接种在分别含FLSC-CM和IL-6、SCF组合的培养体系中，通过形态学、直接免疫荧光染色检测法、粒-单／巨噬系集落形成细胞培养（CFU-GM）对分化细胞进行鉴定。结果hMSC经FISC—CM诱导培养9天后，产生较多的悬浮细胞，悬浮细胞瑞士染色后形态类似于单核或小淋巴细胞，表达人CD34和人CD45表面抗原。且能够形成造血祖细胞集落（CFU-GM）。结论FLSC-CM可诱导hMSC分化为具有造血干／祖细胞特性的前体细胞。