骨髓间充质干细胞用于软骨组织工程的研究进展

细胞移植技术治疗软骨损伤已成为一项新兴的组织工程学研究热点.骨髓间充质干细胞由于其具有扩增快、便于分离提纯、可以体外诱导分化成为软骨细胞的特性,有可能成为组织工程化软骨的新型种子细胞.随着骨髓间充质干细胞应用于软骨组织工程研究的深入,结合近年的研究文献和成果,就骨髓间充质干细胞的诱导微环境和诱导方式的研究进展进行综述,探讨骨髓间充质干细胞作为种子细胞在构建组织工程软骨中的优越性.     

不同来源骨髓间充质干细胞的体内成软骨

背景：骨髓间充质干细胞经体外诱导后可修复软骨缺损,但目前采用的种子细胞多来源于自体或同种异体。 目的：观察同种异体及异种来源的骨髓间充质干细胞诱导成软骨后修复喉软骨缺损的效果。 方法：分别取人胚胎骨髓间充质干细胞和刚出生兔骨髓间充质干细胞的第3代细胞种植于聚乳酸-羟基乙酸共聚物生物支架上,并加入转化生长因子β1和软骨形态发生蛋白诱导成软骨细胞。将两种细胞体系植入新西兰白兔体内,并于植入后4,8周取材行大体、组织学观察。 结果与结论：植入后4,8周人胚胎骨髓间充质干细胞和兔骨髓间充质干细胞均有新生组织填充,经组织学观察大部分为软骨细胞,分泌软骨细胞基质糖胺聚糖和Ⅱ型胶原,且两种细胞支架复合物所生成的软骨细胞数大致相同,并无明显的免疫排斥反应。提示异种来源的骨髓间充质干细胞复合聚乳酸-羟基乙酸共聚物在转化生长因子β1和软骨形态发生蛋白联合诱导下所得的组织工程化软骨,与同种来源的骨髓间充质干细胞所获得的组织工程化软骨修复喉软骨缺损具有可比性。     

转化生长因子β3诱导脂肪间充质干细胞向纤维软骨细胞的分化

背景：颞下关节盘软骨缺损修复在口腔临床上仍然是较大的挑战,具有多向分化潜能的脂肪间充质干细胞为成纤维软骨类组织修复带来了希望。目前使用转化生长因子β3诱导脂肪间充质干细胞向纤维软骨细胞分化的研究很少。 目的：观察转化生长因子β3对脂肪间充质干细胞生长形貌及向成纤维软骨分化的影响。 方法：采用转化生长因子β3诱导SD大鼠脂肪间充质干细胞,观察成纤维软骨细胞分化的细胞形态,组织学和免疫荧光染色等方法检测脂肪间充质干细胞产生的细胞外基质Ⅰ,Ⅱ型胶原和蛋白多糖表达情况,评价脂肪间充质干细胞作为纤维软骨组织工程种子细胞的可行性。 结果与结论：倒置荧光显微镜观察结果显示脂经转化生长因子β3生长因子诱导之后,细胞有明显的聚集生长现象,形态呈多角形、多边形,细胞外基质分泌增多。阿利新蓝染色结果表明,经转化生长因子β3诱导脂肪间充质干细胞显示明显的深蓝色,表明脂肪间充质干细胞合成了大量的糖胺聚糖。免疫染色结果表明,在转化生长因子β3 诱导下,脂肪间充质干细胞合成Ⅰ,Ⅱ型胶原细胞外基质。提示转化生长因子β3可诱导脂肪间充质干细胞向成纤维软骨样细胞分化,也意味着脂肪间充质干细胞具有作为工程化纤维软骨种子细胞的潜能。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：     

间充质干细胞促进关节软骨的修复与再生

背景：关节软骨损伤后,软骨组织几乎没有修复能力,关节软骨损伤的修复一直是临床工作的难点。 目的：探讨修复关节软骨损伤的干细胞种类及其生物学特性,明确干细胞在修复关节软骨损伤中的作用及优缺点。 方法：由第一作者检索1998至2015年PubMed数据及CNKI中国期刊全文数据库,英文检索词“Articular cartilage injury,Mesenchymal stem cells ,regeneration”;中文检索词“关节软骨损伤,间充质干细胞,再生”,纳入47篇文献进行分析。 结果与结论：关节软骨损伤最有效的修复方案是以细胞为基础的治疗方法,来源于骨髓、脂肪及脐血的间充质干细胞均有较强的成软骨特性和克隆能力。骨髓间充质干细胞具有更高的分化潜能,对软骨缺损有修复作用,来源于脐血的间充质干细胞致瘤性低,脂肪源性干细胞的生长增殖速度更快。干细胞复合天然载体材料如胶原、明胶、纤维蛋白和藻酸盐等可促进细胞黏附、分化和增殖,以此构建组织工程软骨将有效修复关节软骨缺损。 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      

骨髓间充质干细胞与壳聚糖复合修复关节软骨损伤

背景：创伤等导致的关节软骨缺损是国内外骨科界面临的难题,组织工程学技术为软骨缺损的修复提供了新方法。 目的：探讨壳聚糖-骨髓间充质干细胞复合材料修复兔膝关节软骨缺损的可行性。 方法：将培养的兔骨髓间充质干细胞种植到壳聚糖支架上体外构建壳聚糖-骨髓间充质干细胞复合材料,移植到兔关节软骨缺损处为实验组,不予以特殊处理为对照组。术后6,12周,大体观察以及甲苯胺蓝染色评定两组软骨组织修复情况。 结果与结论：术后6周,对照组仅有纤维组织增生,实验组关节软骨缺损处有软骨样组织生成。术后12周,对照组软骨缺损边缘可观察到少量类透明软骨组织,实验组缺损区完全覆盖有光滑、透明软骨组织。术后12 周,对照组甲苯胺蓝染色较淡,有少量软骨组织生成,实验组甲苯胺蓝染色较明显,缺损完全被透明软骨组织所覆盖,软骨细胞较多。结果表明兔骨髓间充质干细胞-壳聚糖支架复合材料能更好的引导软骨组织的生成,促进软骨缺损修复。 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     

壳聚糖-胶原凝胶复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的组织学变化

背景:大块软骨损伤目前临床上尚无方法治疗,干细胞技术出现后为解决这一难题提供了理论支持。采用新型的支架材料"壳聚糖-胶原蛋白"结合干细胞诱导分化移植给动物模型是一种较新的尝试。目的:观察壳聚糖-胶原凝胶复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的组织学变化。方法:体外培养扩增兔骨髓间充质干细胞。采用软骨诱导分化培养基对P2代细胞进行成软骨诱导。同时制备"壳聚糖-胶原蛋白"支架和兔关节软骨缺损模型。缺损用含有骨髓间充质干细胞的壳聚糖-胶原凝胶填充,另一条关节用没有细胞的支架或不做处理。其中12个关节作为实验组(接受骨髓间充质干细胞+支架),8个关节作为空白对照组(不做处理),8个关节作为单纯支架组(未植入细胞)。造模后于2,4,8,16周进行组织学评分并处死动物行组织学染色。结果与结论:造模后16周移植的细胞一致分化为软骨细胞,大部分软骨缺损区被新生软骨修复,组织学评分实验组关节修复良好。提示应用骨髓间充质干细胞结合"壳聚糖-胶原蛋白"复合物可以修复关节软骨缺损。     

间充质干细胞在关节软骨组织工程中的应用

背景:组织工程技术的发展为关节软骨缺损修复和功能重建提供了新的方法和思路。目的:探讨以间充质干细胞作为种子细胞在关节软骨组织工程中的应用和研究进展。方法:由第一作者检索Pub Med数据库中2000-01-01/2014-09-30有关间充质干细胞和关节软骨组织工程的文献,检索词为"articular cartilage defects,cartilage tissue engineering,mesenchymal stem cells"。共检索到70篇相关文献,对其中49篇文献进行综述。结果与结论:关节软骨缺损自身修复能力很有限,目前的临床治疗手段无法达到满意修复,而组织工程的发展为解决这个问题提供了新思路。在种子细胞选择方面,软骨细胞去分化能力有限,胚胎干细胞受到伦理、法律等方面的制约,而间充质干细胞因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能而受到广泛重视。但目前应用组织工程方法修复关节软骨缺损的效果存在一定的争议,主要是远期功能距离临床应用存在一定差距,在修复组织结构和生物力学方面还需要进一步研究。     

组织工程化软骨细胞和骨髓间充质干细胞用于修复同种异体关节软骨缺损

背景：关节软骨几乎没有自身修复的能力,目前临床大多采用自体或异体软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复、软骨细胞移植修复。由于自体软骨来源有限,异体软骨又存在慢性免疫排斥反应,最终可能导致预后不佳;软骨膜或骨膜移植修复的软骨易于退化,导致修复效果不佳。 目的：总结组织工程化软骨细胞、骨髓间充质干细胞及两者共培养对同种异体软骨缺损修复作用的研究现状。 方法：应用计算机检索PubMed 数据库及中国期刊网全文数据库1994-01/2012-01有关组织工程化软骨细胞和骨髓间充质干细胞用于修复同种异体关节软骨缺损方面的文章,英文检索词为“cartilage defect,allograft,chondrocyte,mesenchymal stem cells,bone marrow mesenchymal stem cells”,中文检索词为“软骨缺损,同种异体移植,软骨细胞,骨髓间充质干细胞”。排除重复性及非中英文语种研究,共保留35篇文献进行综述。 结果与结论：随着体外细胞培养方法的不断改进,现已能够把软骨细胞从坚韧的软骨中分离出来,并获得大量高纯度的软骨细胞并繁殖出新生软骨细胞。软骨细胞培养增殖能力低,传代培养容易引起老化和去分化;而成体骨髓中骨髓间充质干细胞含量少,随传代次数的增多成软骨潜能明显降低。骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养,两种细胞相互促进增殖和分化,作为种子细胞可减少软骨细胞增殖传代次数并节省软骨细胞数量,与组织工程支架材料复合能有效修复关节软骨缺损。     

丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞体内构建组织工程化软骨的生物相容性

文题释义： 生物相容性：是指生命体组织对非活性材料产生的一种性能,一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性。 检测相容性的方法：是将支架材料与种子细胞在体外共培养,检测支架毒性、细胞活性、细胞增殖及细胞与支架的黏附情况等指标,该方法具有客观性强、可重复性强、影响因素相对简单及敏感性高等特点。 背景：课题组前期的研究中发现,丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合诱导后骨髓间充质干细胞在兔体内能修复缺损的软骨组织,但对于该组织工程化软骨组织的生物相容性还未进一步研究。 目的：研究丝素蛋白-壳聚糖支架材料复合骨髓间充质干细胞在体内构建组织工程化软骨的生物相容性。 方法：使用丝素蛋白-壳聚糖按1∶1比例混合制备三维支架材料,提取兔骨髓间充质干细胞,将诱导后的骨髓间充质干细胞与丝素蛋白-壳聚糖支架构建修复体,再将修复体移植到兔关节软骨缺损模型中修复软骨组织。实验分为3组,实验组植入诱导后骨髓间充质干细胞+丝素蛋白-壳聚糖支架,对照组植入丝素蛋白-壳聚糖支架干预,空白组未植入修复体。 结果与结论：①实验成功制备丝素蛋白-壳聚糖三维支架材料及提取骨髓间充质干细胞,并构建软骨缺损的修复体,将修复体植入兔体内能成功修复缺损的软骨组织;②建模后2,4,8,12周,3组血常规、降钙素原、血沉、C-反应蛋白结果提示无明显的全身感染征象,3组血常规及肝肾功能各时间段比较差异无显著性意义(P > 0.05);③一般观察、苏木精-伊红染色及扫描电镜观察：建模后12周,相比其他两组,实验组软骨缺损已修复,支架材料已吸收,修复组织周围未见炎性细胞,修复组织已正常组织整合良好;④结果证实,丝素蛋白-壳聚糖支架复合骨髓间充质干细胞在体内构建的组织工程化软骨具有良好的生物相容性。 ORCID: 0000-0002-8139-1175(佘荣峰) 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     

环境、材料、安全、可控：组织工程技术修复关节软骨的症结*

背景：传统的软骨缺损的修复方法都有其局限性,组织工程技术的出现从根本上改变了“以创伤修复创伤”的传统治疗模式。 目的：总结分析目前组织工程技术修复关节软骨的研究进展。 方法：由第一作者检索1990年至2011年 PubMed数据及中国知网数据库有关应用组织工程技术修复关节软骨方面的文献。共检索中文187 篇,英文211 篇,最终保留49篇进入结果分析。 结果与结论：软骨组织工程的主要方法就是应用工程学和生命科学原理,在体外分离、培养、扩增所需要的种子细胞,然后将之种植于合适的生物支架材料上,将细胞支架复合体植入体内组织缺损部位,并加入一定的诱导条件,逐渐形成新的有功能的软骨组织。文章在种子细胞的选择方面重点叙述了自体软骨细胞、异体软骨细胞、胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞的研究进展;在细胞诱导及条件培养方面重点叙述了细胞因子、细胞条件培养、转基因技术的研究进展;并对生物支架材料的选择和研究进行了相关叙述。找到最理想的种子细胞,合理联合应用细胞因子,更加真实的模拟细胞生存的微环境,基因工程安全、高效、可控转染,构建理想的支架材料,将是今后组织工程研究的重点和热点。     

Immunoregulatory function of mesenchymal stem cells

Mesenchymal stem cells (MSC) are a rare subset of stem cells residing in the bone marrow where they closely interact with hematopoietic stem cells and support their growth and differentiation. MSC can differentiate into multiple mesenchymal and non-mesenchymal lineages, providing a promising tool for tissue repair. In addition, MSC suppress many T cell, B cell and NK cell functions and may affect also dendritic cell activities. Due to their limited immunogenicity, MSC are poorly recognized by HLA-incompatible hosts. Based on these unique properties, MSC are currently under investigation for their possible use to treat immuno-mediated diseases. However, both their condition of immunoprivilege and their immunosuppressive function have recently been challenged when analyzed under particular experimental conditions. Thus, it is likely that MSC effects on the immune system may be deeply influenced not only by cell-to-cell interactions, but also by environmental factors shaping their phenotype and functions.     

CENTRAL TOLERANCE MECHANISMS IN CONTROL OF SUSCEPTIBILITY TO AUTOIMMUNE UVEITIC DISEASE

A family of dendritic cells has been identified in situ and in vitro by microscopy and immunolabeling. The members of this family include the dendritic cells isolated from lymphoid organs, Langerhans cells [LC] of the epidermis, veiled cells in afferent lymph, and interdigitating cells [IDC] in the T-cell areas. Some common features to all members of the family are high levels of MHC class II antigens, a lack of most B and T cell markers, and an absence or low levels of macrophage/granulocyte antigens. This review summarizes the markers of mouse dendritic cells as assessed by a panel of monoclonal antibodies, and stresses a few recent findings. 1) In spleen, there are two populations of dendritic cells. More than 75% of isolated cells are 33D1⁺, NLDC145^?, and JI1d^?, while the remainder have the reciprocal phenotype and thus share the NLDC145 antigen of IDC. Thymic dendritic cells, released by collagenase digestion, and epidermal LC also are 33DI^?, NLDC145⁺, J11d⁺. 2) When epidermal LC are placed in culture, there are changes in cell function and phenotype. There is a decrease in Fc-γ receptors and the F4/80 macrophage antigen, an increase in class I and II MHC products and p55 IL-2 receptors, and persistence of the NLDC145 IDC antigen. The cultured LC thereby resembles the IDC. 3) A new antibody N418 shows that dendritic cells express the p150/90 member of the leukocyte β₂ integrin family. Immunolabeling of tissue sections of spleen indicates that N418⁺ dendritic cells not only are present in the periarterial sheaths, the location of IDC, but also in “nests” at the periphery of the T area where 33D1 has been found. The peripheral collections interrupt the marginal zone of macrophages that separates white and red pulp, and places the dendritic cells in the path of T cells as they move through the white pulp. Therefore the members of the dendritic cell family have important markers in common, as well as differences that are associated with state of immunologic function and location.     

Activated NKT cells increase dendritic cell migration and enhance CD8+ T cell responses in the skin

Activated NKT cells produce cytokines such as IL-4 and IFN-gamma that function locally to influence the strength and functional development of antigen-specific T cells. Here we identify an alternative mechanism by which NKT cells influence the strength of T cell responses: through modulation of peripheral dendritic cell (DC) trafficking. NKT cell activation with alpha-galactosylceramide induced high systemic levels of TNF-alpha that mediated increased DC migration from skin to draining lymph nodes. This increased DC trafficking led to a threefold increase in effector T cell priming and in the immune response elicited to antigen challenge when alpha-galactosylceramide was given at the time of immunization of the skin. These studies provide important implications for the use of NKT cell activation strategies to manipulate T cell-mediated responses including responses to cutaneous tumors and graft vs. host disease.     

Influences of the pia mater on the precursors of nerve cells

Summary In the developing cerebellum of 8-day old rats surgical lesions were made. During regeneration of the cerebellum the pia mater was found to penetrate inside the neural tissue. Partially differentiated Purkinje cells and granule cells, that were in close contact with the pial cells, were found atrophied. When the profilerative cells of external granular layer came into contact with the pial cells, they were reduced to a primitive type of epitheloid cells. In this instance epithelio-mesenchymal interaction was found deleterious to the precursors of neurons. However, when the epithelioid cells were freed from the contact with the pial cells by intervening basement membrane, they differentiated into ependymal cells. Such ependymal cells gave rise to small as well as large new ventriculer structures, and structures resembling chorioid plexus.This research was supported by NIH Research Grant NS08817-03. Acknowledgements are due to Sheila Anderson for histology and to Donna Whitehurst for photographic work.     

后肾细胞微环境诱导胚胎干细胞向肾系细胞分化的实验研究

目的: 探讨胚胎后肾细胞微环境诱导胚胎干细胞(ESCs)分化为肾系细胞的作用。方法: 小鼠D3系胚胎干细胞通过悬滴法制备拟胚体(EBs),将EBs细胞与取自孕12.5 d小鼠胚胎的后肾细胞通过间接共培养以诱导其分化,即为共培养诱导组,设EBs细胞自然分化为对照组;采用免疫荧光染色法检测共培养第3、5、7 d后的EBs细胞Pax2、WT-1蛋白表达情况,通过逆转录PCR法检测诱导3 d后的EBs细胞Pax2、WT-1、Lim1、Sall1、Emx2、GDNF、Wnt4、BMP7、Nephl、Nephrin、KSP和CD24 mRNA的表达情况。结果: EBs细胞在诱导的第3 d即出现了全部肾发育相关基因的表达,其中共培养组Pax2、WT-1、Emx2、GDNF、Nephl、Nephrin、KSP和CD24的表达强于对照组;免疫荧光结果显示在诱导3 d后的EBs细胞中可观察到Pax2阳性细胞,阳性细胞数在共培养第5、7 d增多;诱导5 d后可观察到WT-1阳性细胞,对照组未见Pax2或WT-1蛋白阳性细胞出现。结论: 后肾细胞微环境可促进ESCs分化为肾系细胞。     

脂肪来源干细胞诱导分化为神经元样细胞的实验研究

目的： 研究脂肪来源干细胞（ASCs）的分离、纯化、扩增以及在体外定向分化为神经元样细胞的能力。 方法: 获取并培养正常人的ASCs，倒置显微镜下观察其形态；流式细胞仪检测其免疫表型。全反式维甲酸（ATRA）诱导ASCs在体外分化为神经元样细胞，倒置显微镜观察神经元样细胞的形态，逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）检测巢蛋白基因的表达；免疫组织化学染色法和Western blotting法检测神经丝蛋白（NF）和神经元烯醇化酶（NSE）的表达。 结果: ASCs呈纤维样贴壁生长，体外培养易扩增；ASCs表达相关抗原CD29和CD105，不表达CD31、CD34、CD45和HLA-DR；不同扩增代数的ASCs经诱导剂的作用可呈现典型的神经元样细胞形态，巢蛋白基因及NF、NSE均呈阳性表达。 结论: 脂肪组织中分离培养的ASCs具有体外大量扩增并保持低分化状态的特性，以及定向分化为神经元样细胞的能力, 是一种可用于神经系统疾病治疗的种子细胞。     

Accessory phenotype and function of macrophages induced by cyclic adenosine monophosphate

Mature macrophages (Mph) differentiated in culture from normal human peripheral blood monocytes (Mo) exhibit low activity as accessory cells (antigen-presenting cells) in T lymphocyte stimulation. A test system was established based on mitogenicity to quantitate the accessory activity of Mph-derived cells and to follow its changes for several days. The system used accessory cells treated with the oxidative mitogen, sodium periodate. The cells were subsequently co-cultured with pooled human lymphocytes from a cryopreserved stock. DNA synthesis in these cells was used as an indicator of accessory activity. Mph could be converted within 5-6 days into highly active accessory cells if a continuous stimulus of exogenously added dibutyryl cyclic AMP (db-cAMP) was provided. Mph treated by db-cAMP retained a high degree of HLA-DR expression but typical Mph markers such as non-specific esterase, phagocytosis, and expression of Fc-receptors were down-regulated. Acid phosphatase and myeloperoxidase underwent only slight changes, while the monocyte marker 5'-nucleotidase remained undetectable. Morphologically, the cells rounded up and developed veils and dendritiform elongations. In contrast to dendritic cells, Mph-derived accessory cells retained the CD14 antigen characteristic of monocytes and Mph. It is concluded that Mph are able to respond to exogenous stimuli and to convert into a highly active accessory cell. This contrasts to the well-known state of the 'activated Mph' with respect to markers and function. Both states appear to be antagonistically controlled by intracellular second messengers, as the accessory cell phenotype is positively correlated with intracellular cyclic AMP increase, whereas Mph activation correlates with cyclic GMP increase.     

干细胞若干定义的相关探讨

背景：近10年来干细胞研究所取得的巨大进展,不仅影响和促进了生物学及其相关基础科学,而且还在医学、药物开发、农业等许多领域得到广泛的应用,目前已成为研究的热点问题。 目的：在干细胞的定义上还存在一些需要探讨的问题,明确定义将有利于干细胞研究的快速发展。 方法：回顾干细胞的发展和概念提出,特别是通过中英文权威定义的比较,提出作者的看法。 结果与结论：干细胞的定义上还存在一些问题值得探讨,特别是一些中英文表述不同影响了理解。例如,“多能干细胞”对应译成两个单词：Pluripotent Stem Cell和Multipotent Stem Cell,然而Pluripotent和Multipotent两个单词的英文意义不同。为了学术交流和沟通,作者提出将Pluripotent Stem Cell称为“万能干细胞”,而保留Multipotent Stem Cell为“多能干细胞”的定义。以上结论供广大同仁探讨,以利于抛砖引玉。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：