不同来源的间充质干细胞治疗骨与软骨组织疾病的研究进展

近年来,随着细胞和组织工程技术的发展,间充质干细胞广泛受到关注和研究,具有易分离获取、培养过程相对简单等优点,并且能够自我更新并分化成多种细胞类型,包括成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等,是较为理想的种子细胞。在骨髓间充质干细胞大量的研究基础上,脂肪、骨骼肌、滑膜等多种不同来源的间充质干细胞也广泛应用在骨及软骨组织的体内研究和体外研究中。虽然间充质干细胞在基础性研究方面取得了飞跃进展,但在临床推广应用干细胞治疗上还面临着诸多问题,如对间充质干细胞的分化机理尚不明确,对其定向分化无法进行精确调控,且存在诸多限制骨和软骨再生的几个因素,很大程度上影响治疗的效果,故仍需进一步深入研究。     

体外培养的人脂肪间充质干细胞生物学特性的研究

目的:了解体外培养的人脂肪间充质干细胞的生物学特性及其体外成脂和成骨的能力.方法:体外培养人脂肪间充质干细胞并传代计数,行成骨和成脂诱导,流式细胞仪检测其细胞增殖周期与表面分子.结果:人脂肪干细胞经过体外培养均一的阳性表达CD44、CD106,而CD49d、CD34、CD45和HLA-DR表达阴性.细胞周期分析表明:G0/G1、S和G 2/M所占比例分别为79.1%、19.7%和1.3%.分离细胞在诱导体系下可以向成骨和成脂方向分化.结论:脂肪间充质干细胞具有特殊的生物学特点,体外能够向成骨和成脂方向分化.     

促进脂肪来源间充质干细胞成骨分化的诱导方法研究进展

脂肪来源间充质干细胞(ASCs)是一种多能成体干细胞,因安全、含量丰富、易于获取等优点而有望成为理想的骨组织工程(BTE)种子细胞。然而,相较于骨髓间充质干细胞,ASCs的成骨分化能力有限,往往需要进一步诱导。该文从优化支架、添加生物活性因子或促成骨药物、非编码RNA调控和物理刺激几个方面,对促进ASCs成骨分化的诱导方法的研究进展进行综述,以期为BTE研究提供参考。     

补肾中药对骨髓间充质干细胞成骨分化的作用研究

骨髓间充质干细胞作为骨损伤后,骨修复、重建的种子细胞,越来越成为骨组织工程学中的研究热点。骨修复、重建的关键核心是如何能够提高骨髓间充质干细胞的高效增殖和成骨定向分化。以"肾藏精,主骨,生髓"的中医理论为依据,同时实验和临床也证实,补肾中药可以有效地促进骨髓间充质干细胞增殖、以及定向成骨分化。为骨损伤之后的修复和重建提供新的治疗途径。笔者就近年补肾中药促进骨髓间充质干细胞成骨分化的研究作一综述。     

影响MSCs向成骨与成脂肪分化因素的研究进展

骨髓间充质干细胞是多能干细胞,通过诱导可分化成为骨、软骨、脂肪、肌腱等,其中影响其向成骨与成脂肪分化的因素很多。机体老化会使整体内环境发生巨大改变,也使骨髓内微环境与复杂的细胞内、外信号调控发生改变。控制相关的影响因素有助于诱导成骨分化而抑制成脂肪分化,进而提高骨质疏松、骨缺损和骨量丢失等相关疾病的治疗。     

大鼠牙髓干细胞与骨髓间充质干细胞分化成骨样细胞能力对比研究

目的：以骨髓间充质干细胞作为参考,讨论牙髓干细胞作为骨组织修复种子细胞的可行性。方法：通过酶消化法获得大鼠牙髓干细胞,离心法获得骨髓间充质干细胞,贴壁培养,通过倒置光学显微镜观察二者形态差异;流式细胞技术鉴定骨髓间充质干细胞的间质细胞表面标志物表达;MMT法检测细胞生长曲线;特定的成骨诱导液诱导干细胞成骨分化,免疫荧光法检测成骨细胞表面标志物表达。结果：分离的大鼠骨髓间充质干细胞与牙髓干细胞形态学以及生长特性具有相似性,且符合间充质干细胞特性,牙髓干细胞第4天进入对数生长期,第7天进入平台期,骨髓间充质干细胞第4天进入对数生长期,第8天进入平台期;经过成骨诱导后二者都具备成骨样细胞分化能力,牙髓干细胞在成骨诱导后的骨钙素表达上与骨髓间充质细胞有着相似的能力;牙本质泌涎蛋白表达阳性。结论：牙髓干细胞具有与骨髓间充质干细胞都具有成骨分化能力,但牙髓干细胞细胞成分相对复杂,增殖能力较强。     

脂肪间充质干细胞的基本生物学特性及向成骨细胞诱导分化的实验研究

目的　研究脂肪间充质干细胞的基本生物学特性以及在特定培养条件下向成骨细胞分化 ,探讨其作为骨组织工程的种子细胞的可行性。方法　取 3周龄Lewis大鼠的腹股沟脂肪垫 ,消化法获得脂肪间充质干细胞 ,分别用脂肪诱导培养基和成骨诱导培养基诱导其向脂肪细胞与成骨细胞分化 ,组织化学染色、免疫细胞化学染色和Westernblot检测细胞分化的情况。结果　从成体大鼠脂肪组织中培养出脂肪间充质干细胞 ,原代脂肪间充质干细胞能自发分化为脂肪细胞 ,传代细胞在胰岛素和呋塞米的作用下生成脂滴 ,过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR)γ表达增强 ,向脂肪细胞分化 ;在呋塞米、抗坏血酸、β 甘油磷酸钠的诱导下 ,脂肪间充质干细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性检测显示诱导组与对照组差异有显著性 (P <0 .0 1) ,vonKossa染色出现钙结节 ,骨桥蛋白 (OPN)、骨形态发生蛋白 (BMP) 2免疫细胞化学染色阳性 ,Westernblot检测到诱导后细胞OPN、BMP2的表达。结论　从脂肪组织中可获得具有多分化潜能的间充质干细胞 ,经诱导后可分化为脂肪细胞和成骨细胞 ,有可能成为骨组织工程较理想的种子细胞之一     

骨髓间充质干细胞成骨分化的研究与进展

超临界大面积或大段骨缺损仍是临床面临的难题,研究者们致力于研发人工骨材料,但为了解决人工骨材料成骨效应不良的问题,人们越来越关注骨髓间充质干细胞在骨组织工程中的应用。本综述以骨髓间充质干细胞、成骨分化、成骨细胞、临床应用"Bone marrow mesenchymal stem cells,osteogenesis differentiation,osteoblasts cell,clinical application"为检索词,应用计算机搜索CNKI数据库、万方数据库、维普数据库、PUBMED数据库,全面归纳总结骨髓间充质干细胞的分离培养、骨髓间充质干细胞鉴定方法、成骨诱导方法、成骨分化鉴定及其在临床中的应用,为证实其作为种子细胞治疗骨组织疾病提供理论依据。学者们初步研究了骨髓间充质干细胞结合移植、组织工程等技术来治疗骨和软骨缺损、骨关节炎、股骨头坏死等疾病,均取得了较好的临床疗效。但是骨髓间充质干细胞会有一定的优缺点,其临床试验及远期疗效的验证还需进一步深入研究。     

BMP-2/Smads信号通路促进骨代谢失衡大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

目的 本研究旨在探讨BMP-2/Smads信号通路对骨代谢失衡大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)成骨分化的影响.方法 切除雌性SD大鼠双侧卵巢,建立大鼠骨代谢失衡模型,即骨质疏松(osteoporosis,OP)模型.通过成骨诱导鉴定rBMSCs的成骨分化.采用脂肪诱导和流式细胞术(FCM)检测脂肪分化和rBMSC表...     

骨髓间充质干细胞在皮肤创面修复中应用的研究进展

随着组织工程技术的发展,开发构建组织工程皮肤逐渐引起人们的关注,但种子细胞的来源是目前困扰组织工程的问题之一。骨髓间充质干细胞（BMSC）是一类多能干细胞,能分化为骨、软骨、肌肉和脂肪等多种间充质组织。     

2型糖尿病性骨质疏松大鼠ADSCs成骨能力的研究

目的探讨2型糖尿病性骨质疏松(DOP)大鼠自身脂肪干细胞(ADSCs)的体外成骨分化能力。方法将60只SD大鼠分为对照组、骨质疏松组(OP组)及2型糖尿病性骨质疏松组(DOP组),每组20只。DOP组大鼠喂食高脂高糖饲料后于左下腹部经腹腔注射STZ先建立2型糖尿病大鼠模型,再行卵巢切除术建立2型糖尿病性骨质疏松模型;OP组大鼠行卵巢切除术建立骨质疏松大鼠模型,对照组仅切除卵巢周围脂肪。对照组随机选取10只大鼠,DOP组及OP组从建模成功的大鼠中各随机选取10只作研究。从各研究大鼠腹股沟区脂肪组织中分离脂肪干细胞,培养并传代,取第3代细胞作成骨结节染色及定量分析,PCR检测成骨基因RUNX2、OCN、OPN、ALP mRNA的表达。结果造模后DOP组大鼠BMD明显低于对照组及OP组(P0.05);三组大鼠ADSCs细胞形态学及增殖情况无显著性差异;显微镜下观察见DOP组与OP组ADSCs的钙化结节量较对照组少,DOP组钙化结节最少,并且缺少大片状结节,染色较浅;成骨定量分析结果可得DOP组ADSCs的OD值低于对照组及OP组,差异有统计学意义(P0.05);RT-PCR检测成骨基因的表达,DOP组与OP组RUNX2、OCN、OPN、ALP mRNA的表达量均低于对照组(P均0.05),DOP组与OP组相比较,DOP组RUNX2与ALPmRNA的表达量明显低于OP组(P0.05),而OCN与OPNmRNA的表达量两组无明显差异(P0.05)。结论 DOP大鼠ADSCs成骨分化能力较弱,弱于单纯骨质疏松大鼠,原因可能与高血糖状态下其ADSCs中ALP和RUNX2的表达减少有关。     

葛根素对人牙周膜干细胞成骨分化的作用

目的:探讨葛根素对人牙周膜干细胞(human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)成骨分化的影响。方法:向体外培养的hPDLSCs中分别加入0.01mmol/L、0.1mmol/L和1mmol/L葛根素作为实验组,另设阳性对照组和空白组。MTT法检测葛根素对hPDLSCs活性影响,采用免疫荧光法、碱性磷酸酶(alkaline phosphotase,ALP)试剂盒、茜素红染色及qRT-PCR对葛根素作用后hPDLSCs生物学特性作初步观察。结果:0.01mmol/L葛根素可明显促进hPDLSCs增殖,免疫荧光染色显示实验组I型胶原蛋白(collagen-I,COL-I)和骨桥蛋白(osteopontin,OPN)均阳性表达;与空白组对比,实验组诱导7天后ALP活性升高,14天后茜素红染色见矿化结节形成,qRT-PCR检测ALP和骨钙蛋白(osteocalcin,OCN)分别在加药后7天和14天表达上调。结论:葛根素能够促进牙周膜干细胞向成骨细胞分化。     

兔脂肪干细胞体外成骨诱导培养及成骨活性鉴定的实验研究

目的体外分离培养兔脂肪干细胞（adipose-derived stem cells,ADSCs）,在成骨诱导条件下鉴定其成骨活性。方法取4月龄新西兰大白兔腹股沟区脂肪,Ⅰ型胶原酶消化,分离、培养及传代原细胞,将第3代ADSCs消化后,加入成骨培养液中诱导分化,分别行碱性磷酸酶染色、茜素红染色、VonKoss（a钙结节）染色,以鉴定分化结果。结果体外分离培养的细胞增殖活跃,成骨诱导后碱性磷酸酶染色、茜素红染色及Von Kossa染色均呈阳性表达。结论脂肪干细胞具有成骨分化能力,是一种理想的骨组织工程种子细胞。     

白细胞介素-23通过Smad4调控间充质干细胞成骨分化的机制研究

目的 研究白细胞介素23（interleukin-23,IL-23）对间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSC）成骨分化的作用,并探讨其机制。方法 分离培养小鼠骨髓MSC,在IL-23刺激下进行成骨诱导分化,通过茜素红实验与碱性磷酸酶实验明确其成骨分化能力;通过全基因组表达谱芯片检测IL-23刺激下MSC成骨分化过程中的基因表达谱,筛选IL-23调控MSC成骨分化的关键基因,并通过荧光定量PCR加以验证;通过siRNA干扰关键基因Smad4表达,并用茜素红实验与碱性磷酸酶实验明确MSC成骨分化能力改变。结果 在成骨诱导分化条件下,IL-23刺激的MSC茜素红实验与碱性磷酸酶实验结果均显著高于无IL-23刺激的对照组;全基因组表达谱芯片结果显示,IL-23刺激下MSC成骨分化过程中Smad4表达明显上调;siRNA干扰Smad4表达后,IL-23刺激引起的MSC成骨能力增强被明显抑制。结论 IL-23通过上调Smad4表达以促进MSC成骨分化。     

LncRNA DANCR靶向调控对绝经后骨质疏松BMSCs成骨分化的作用

目的 研究长链非编码RNA（lncRNA）分化非蛋白编码 RNA（DANCR）靶向微小RNA（miR）-19a-3p对绝经后骨质疏松（PMOP）骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化的调控作用。方法 选择健康女性志愿者4例和PMOP患者4例，分离培养BMSCs；PMOP患者BMSCs进行分组，转染阴性对照（NC）siRNA、lncRNA DANCR siRNA、miR-NC抑制物、miR-19a-3p抑制物。检测lncRNA DANCR、miR-19a-3p、PTEN的表达水平，成骨诱导分化后检测茜素红染色的OD405水平、碱性磷酸酶（ALP）活力、骨钙素（OCN）及骨桥蛋白（OPN）的mRNA表达水平。结果 PMOP患者BMSCs中lncRNA DANCR、PTEN的表达水平高于健康女性，miR-19a-3p的表达水平及成骨诱导后的OD405水平、ALP活力、OCN及OPN的表达水平均低于健康女性。在PMOP患者BMSCs中，si-DANCR组的lncRNA DANCR、PTEN的表达水平低于si-NC组，成骨诱导后的OD405水平、ALP活力及miR-19a-3p、OCN、OPN的表达水平高于si-NC组；si-DANCR+miR-19a-3p抑制物组成骨诱导后的OD405水平、ALP活力及miR-19a-3p、OCN、OPN的表达水平低于si-DANCR+miR-NC抑制物组，PTEN的表达水平高于si-DANCR+miR-NC抑制物组。结论 LncRNA DANCR靶向miR-19a-3p调控PMOP患者BMSCs的成骨分化。     

脂肪源性干细胞体外成骨特性的研究

目的探讨兔脂肪源性干细胞体外成骨分化能力。方法取3个月龄新西兰白兔颈背部皮下脂肪组织,型胶原酶消化获得细胞。绘制细胞生长曲线,采用免疫细胞荧光法检测细胞表面抗原CD44、CD45;分别加入条件培养液对所获得细胞进行成骨成脂诱导,并分别进行形态学、碱性磷酸酶、钙盐沉积和油红O染色相关检测;将脂肪源性干细胞分为成骨诱导组和非成骨诱导组,分别于诱导后1、2、3、4周检测两组的碱性磷酸酶和钙离子浓度并作统计分析。结果 a）所获细胞CD44阳性表达,CD45阴性表达;所绘制的生长曲线成典型的＂S＂型。b）在诱导条件下,碱性磷酸酶及钙盐沉积均呈阳性表达,油红O染色为阳性。c）碱性磷酸酶浓度在诱导组与非诱导组之间存在组间差别,在各个时间点诱导组碱性磷酸酶浓度均高于非诱导组（P〈0.05,n=5）;诱导组碱性磷酸酶浓度在不同诱导时相其浓度变化趋势不同（P〈0.05,n=5）;钙离子浓度在诱导组与非诱导组之间存在组间差别,在各个时间点诱导组钙离子浓度高于非诱导组（P〈0.05,n=5）。诱导组钙离子浓度在不同诱导时相其浓度变化的趋势不同（P〈0.05,n=5）。结论脂肪干细胞的易分离培养、增殖快和良好的成骨诱导活性完全符合对种子细胞的要求,是一种理想的骨组织工程种子细胞。     

Effects of melatonin on the proliferation and differentiation of rat adipose-derived stem cells

Background:

Osteogenesis driven by adipose-derived stem cells (ADSCs) is regulated by physiological and pathological factors. Accumulating evidence from in vitro and in vivo experiments suggests that melatonin may have an influence on bone formation. However, little is known about the effects of melatonin on osteogenesis, which thus remains to be elucidated. This study was performed to determine whether melatonin at physiological concentrations (0.01-10 nM) could affect the in vitro proliferation and osteogenic differentiation of rat ADSCs.

Materials and Methods:

ADSCs were isolated from the fat of adult rats. After cell expansion in culture media and through three passages, osteogenesis was induced in a monolayer culture using osteogenic medium with or without melatonin at physiological concentrations (0.01-10 nM). After four weeks, the cultures were examined for mineralization by Alizarin Red S and von Kossa staining and for alkaline phosphatase (ALP) activity using an ALP kit. Cell viability and apoptosis were also assayed by 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium (MTT) assay and flow cytometry, respectively.

Results:

The results indicated that at physiological concentrations, melatonin suppressed proliferation and differentiation of ADSCs. These data indicate that ADSCs exposed to melatonin, had a lower ALP activity in contrast to the cells exposed to osteogenic medium alone. Similarly, mineral deposition (calcium level) also decreased in the presence of melatonin. Flow cytometry confirmed that cell growth had decreased and that the numbers of apoptotic cells had increased.

Conclusion:

These results suggest that the physiological concentration of melatonin has a negative effect on ADSC osteogenesis.