骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化的研究进展

骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSC)是位于骨髓中的一种干细胞,因在体外经适当的培养条件可以向成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成肌细胞等多种间充质来源的组织细胞分化,又被称为间充质干细胞(mesenchymal stem cell).骨髓基质细胞位于骨髓,具有取材方便,易于体外扩增,自体移植无免疫排斥性等优点,是骨组织工程中种子细胞的理想来源.骨髓基质细胞,其向成骨细胞的定向诱导分化将是关键的一步.笔者就骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化有关影响因素的研究进展作一综述.     

人骨髓基质细胞培养及向成骨细胞的诱导分化

目的研究人骨髓基质细胞体外培养及向成骨细胞诱导分化的实验方法。方法采用梯度离心法获得人骨髓基质细胞，细胞纯化后使用分化培养液将骨髓基质细胞向成骨细胞方向诱导分化。通过形态学观察、生化指标检测、细胞染色和矿化结节测定等方法，确定细胞的功能状态和分化程度。结果显微镜观察显示获得的人骨髓基质细胞生长状况良好，生化指标稳定；经分化培养液培养的细胞增殖速度明显减慢，生长状态平稳。细胞在分化培养过程中，上清液中碱性磷酸酶分泌量明显增加，细胞碱性磷酸酶染色明显浓染，随时间呈显著增强趋势；采用常规培养液培养的骨髓基质细胞，在汇合后不能形成明显的矿化结节。用分化培养液培养的人骨髓基质细胞，在14d时开始出现矿化结节，在21d时呈现密集的茜素红染色矿化结节。结论梯度离心法获得的人骨髓基质细胞生长情况良好，功能状态稳定；体外培养的人骨髓基质细胞在一定条件下可以向成骨细胞方向诱导分化，并具有良好的成骨细胞功能特征，可以满足进一步研究的需要。     

rhBMP-2对兔骨髓基质细胞VEGF表达及成骨潜能的影响

目的：观察经不同剂量重组人骨形态发生蛋白-2(recombinant human bone morphogeneti protein-2，rhBMP-2)刺激后的兔骨髓基质细胞(marrow stromal cell，MSC)，其血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表达及成骨潜能变化的情况。方法：取兔双侧股骨骨髓基质细胞体外培养，分别以不同剂量rhBMP-一2刺激细胞，并设立空白对照组。培养5d后，进行细胞形态(胍染色)、增殖情况(细胞记数法与MTT法)、碱性磷酸酶(组化染色与活性测定)、钙化结节(图像分析)、VEGF阳性细胞率(免疫组化染色)等项目的检测。结果：不同剂量组间在碱性磷酸酶活性、矿化面积百分率、VEGF阳性细胞率三项观测指标上差异显著，rhBMP-2剂量为100ng／ml左右时效果最佳；在细胞记数与MTT检测上各组差别不显著。结论：应用rhBMP-2在促进基质细胞成骨潜能的同时，还可促进VEGF的表达，其应用剂量与效果之间存在明显相关关系，应用剂量为100ng／ml左右时，其促进VEGF表达及成骨潜能作用同时达到最佳效果，超过此应用剂量，两者则有下降趋势。应用rhBMP-2对促进骨髓基质细胞增殖无明显影响。     

骨髓基质细胞成骨作用的研究进展

骨髓基质中存在确定性骨祖细胞成分,分体外分化受多种因素影响。在骨组织工程学院研究中骨髓基质细胞作为新生骨组织的细胞来源,日益引起重视。     

辛伐他汀促进大鼠骨髓基质细胞的成骨分化

目的观察辛伐他汀体内给药对去卵巢大鼠骨髓基质细胞(BMSC)增殖和分化的影响,探讨辛伐他汀的成骨作用机制.方法24只12周龄雌性SD大鼠随机分成4组,每组6只假手术组(G1)和去卵巢组(G2)每天蒸馏水灌胃;去卵巢大鼠10mg·kg-1·d-1辛伐他汀灌胃(G3);去卵巢大鼠20mg·kg-1·d-1辛伐他汀灌胃(G4).实验持续4周,第29天处死所有大鼠取骨髓细胞培养.用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法检测成骨细胞的增殖能力;细胞培养第14天用半定量RT-PCR和western blot检测Runx2/Cbfal mRNA和蛋白的表达、第16天检测碱性磷酸酶活性(ALP)和第21天检测茜素红染色.结果辛伐他汀不能促进去卵巢大鼠成骨细胞增殖.G3组和G4组的Runx 2/Cbfa1 mRNA表达水平和ALP活性都显著高于G2组,给药两组之间无显著差别.G4组的Runx 2/Cbfal蛋白表达水平比G2组和G3组显著增加,G2组与G3组无明显差别.茜素红染色表明辛伐他汀能促进成骨细胞的矿化能力,两种剂量组之间无明显差别.结论辛伐他汀体内给药能够促进去卵巢大鼠BMSC向成骨细胞分化,但是不能促进细胞增殖.     

地塞米松在人骨髓基质细胞诱导成骨细胞中的作用

目的 通过对人骨髓基质细胞体外培养及检测，研究地塞米松在骨髓基质细胞体外增生并向成骨细胞定向分化过程中的应用。方 法骨折内固定术扩髓前收集髓腔内骨髓进行原代和传代培养，传代后改用条件培养基（含地塞米松）和基础培养基（不含地塞米松）分别进行培养，应用组织化学及von Kossa方法检测细胞碱性磷酸酶和细胞外基质矿化程度；半定量RT-PCR方法检测Cbfal mRNA和Osterix mRNA在细胞培养过程中不同时间点的表达。并观测地塞米松对上述成骨细胞相关基因表达的影响。结果 条件培养基组细胞Cbfal mRNA和Osterix mRNA的表达峰值高于基础培养基组细胞，并且峰值出现的时间提前。结论 地塞米松通过促进Cbfal mRNA和Osterix mRNA的表达而促进骨髓基质细胞向成骨细胞分化。     

酒精诱导鼠骨髓基质细胞成脂分化的实验研究

临床上酒精诱发的股骨头缺血性坏死常死^[1]。动物实验证明酒精可导致股骨头骨髓内脂肪细胞增殖肥大，骨细胞脂肪变性，坏死。但其机制尚不完全精楚，本研究采用细胞体外培养，观察酒精对小鼠骨髓基质细胞（marrow stromal cells,MSCs)的影响，探讨骨坏死时骨髓内脂肪增多的原因，进一步阐明酒精诱发的股骨头坏死的病理学机制。     

地塞米松调节骨髓基质细胞成脂及成骨分化的研究

目的　观察激素对骨髓基质细胞脂肪特异性基因aP2mRNA及成骨基因Ⅰ型胶原mRNA表达的影响。方法　以地塞米松 (1× 10 -7mol/L)作为诱导剂 ,采用完整细胞斑点印迹分子杂交方法检测实验组和对照组中aP2和Ⅰ型胶原mRNA表达。结果　实验组aP2mRNA含量4847.7± 40 6 .4明显高于对照组 15 7.6± 10 .8,其Ⅰ型胶原mRNA含量 44 2 .3± 5 7.8明显低于对照组 5 35 3 .6± 36 4.6。结论　地塞米松能够从基因调控水平诱导骨髓基质细胞向脂肪细胞分化 ,减少其向成骨细胞分化 ,这可能与激素性骨坏死的发病机制有关。     

兔骨髓基质细胞向成骨细胞分化过程的超微形态结构观察

目的观察并探讨骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化过程中细胞超微形态结构的变化及相互联系。方法抽取成年兔髂骨骨髓，分离、培养骨髓基质细胞，1周后分别采用含诱导因子的条件培养液和不含诱导因子的标准培养液继续培养，2周后收集细胞，应用透射电镜观察其超微结构；同时分别将上述两组细胞与煅烧骨体外复合并在原培养液中继续培养，分别于复合1、7、14d取出，用扫描电镜观察细胞表面超微形态。结果透射电镜下见诱导前的骨髓基质细胞浆少，核大，细胞器不发达，处于早期幼稚阶段，而诱导2周后的细胞核小、胞浆多，细胞器丰富，处于较为成熟阶段。扫描电镜下见复合培养2周内诱导前后的骨髓基质细胞均由圆盘形向多角形、条带状相互融合、重叠生长，诱导2周后的骨髓基质细胞间可见大量胶原纤维等基质成分以及钙盐颗粒，而诱导前的细胞始终未见基质分泌及钙盐颗粒。结论成骨诱导后，骨髓基质细胞内细胞器等超微结构极为丰富，细胞表面及细胞间有大量细胞外基质分泌和钙盐沉积。透射电镜和扫描电镜可动态观察骨髓基质细胞向成骨细胞分化过程中细胞超微形态结构的变化。     

辛伐他汀在骨髓基质干细胞向成骨细胞分化过程中的作用

目的 通过对小鼠骨髓干细胞体外培养的观察，研究辛伐他汀在骨髓基质干细胞向成骨细胞定向分化过程中的作用。方法 取雄性6周ICR小鼠股骨骨髓基质细胞进行原代和传代培养，应用组织化学及yon Kossa方法检测细胞碱性磷酸酶染色和细胞外基质矿化；在细胞培养早期加入辛伐他汀(实验组)或保持基础培养条件(对照组)，应用半定量RT-PCR方法分别检测两组Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、碱性磷酸酶(ALP)、转录因子CBFA1和Osterix(OSX)在成骨细胞分化过程中的表达。结果 小鼠骨髓基质细胞经体外诱导后分化为具备碱性磷酸酶活性和矿化细胞外基质的成熟成骨细胞。实验组COL1、ALP和CBFA1表达在细胞培养第3，5天均高于对照组，OSX表达差异不明显。结论 辛伐他汀在成骨细胞分化过程中促进其相关基因的表达。     

煅烧骨与诱导的MSCs复合的实验研究

目的：观察大鼠骨髓基质干细胞（MSCs）与经胶原涂层处理的煅烧骨（CCB）复合行体外培养时贴附、增殖能力的变化,探讨构建组织工程骨体外培养的最适时间。方法：制备鼠尾胶原（I型胶原）,无菌条件下,将煅烧骨置于胶原液中,2h后取出骨块,置滤网中将孔内外的胶原溶液沥干。体外培养的大鼠MSCs经矿化液诱导向成骨细胞分化。将分化后的成骨细胞滴加到涂胶原的煅烧骨块上,同时以未涂胶原的煅烧骨块为对照组。3天,7天时取材,扫描电镜下观察实验组与对照组成骨细胞在煅烧骨表面的贴附数量及形态,用细胞计数法测定细胞在两组材料的生长曲线,组织化学方法检测成骨细胞的ALP活性。结果：扫描电镜发现实验组成骨细胞的贴附数量显著高于对照组（P〈0．01）。细胞计数认为实验组细胞在材料上粘附数量多,增殖速度快。实验组ALP活性明显高于对照组（P〈0．01）。结论：胶原修饰的煅烧骨具有良好的组织相容性,能明显提高成骨细胞的贴附,并且促进成骨细胞活性维持,体外培养7～8天时,材料上的细胞数达到最大,应尽快植入体内。     

兔骨髓基质细胞体外成骨分化鉴定及与煅烧骨复合培养的实验研究

目的研究兔骨髓基质细胞体外向成骨细胞分化的生物学特性及其与牛煅烧骨体外复合培养的生物相容性.方法将体外培养1周的兔骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化,于1、2、4周时提取RNA,采用RT-PCR技术检测ALP和I型胶原mRNA表达,并对培养2周的细胞行VonKossa染色观察钙结节形成;另制备细胞-煅烧骨复合物,继续培养1、7、14 d后取出,扫描电镜观察及X射线衍射仪检测.结果体外诱导培养2、4周后,兔骨髓基质细胞成功表达ALT和I型胶原,VonKossa染色可见钙结节形成.扫描电镜及X射线衍射分析证实细胞在煅烧骨表面大量贴附成活,14 d后细胞铺满支架表面,合成并分泌胶原纤维及钙盐.结论兔骨髓基质细胞体外可成功向成骨细胞诱导分化,成骨特性表达佳;与牛煅烧骨体外复合培养显示良好的生物相容性.     

骨髓基质细胞诱导分化与聚乳酸吸附培养细胞的初步研究

目的:1.验证骨髓基质细胞体外培养条件下是否分化为成骨细胞;2.探索多孔聚乳酸作为组织工程载体吸附培养骨髓基质细胞的可行性。方法:取兔骨髓细胞经培养得到骨髓基质细胞,以地塞米松、维生素C、β-磷酸甘油诱导细胞分化,以原位杂交检测骨桥素和骨连接素mRNA,Von Kossa钙染色检测矿化结节。以生物可降解材料-聚乳酸吸附培养骨髓基质细胞,扫描电镜和组织学苏木精一伊红染色观察细胞的生长情况,并对载体中培养第4-12天细胞计数。结果:骨髓基质细胞经诱导第2周表达骨桥素,第3周表达骨桥素、骨连接素和形成矿化结节。细胞可以进入多孔聚乳酸内部生长,12天细胞密度可达2.6×10~7/cm~3。结论:1.骨髓基质细胞含有成骨干细胞;2.多孔聚乳酸可以吸附骨髓基质细胞生长,因此可能作为骨组织工程材料。     

低温保存对人骨髓基质干细胞在脱钙骨上体外增殖及成骨能力的影响

目的研究低温保存对人骨髓基质干细胞(BMSCs)在脱钙骨(DBM)上生长特性及成骨能力的影响。方法取3例志愿者骨髓(3～5mL),密度梯度离心、差速贴壁法获得BMSCs。第3代BMSCs在-196℃下保存24h,37℃复苏,测定细胞成活率。低温保存前、后的BMSCs分别用成骨诱导液诱导培养,至90%融合时,收集细胞接种在DBM支架上,并测定细胞在DBM上的粘附率。DiI荧光染料标记BMSCs,例置相差显微镜、荧光显微镜和SEM观察低温保存前、后的BMSCs在DBM上的生长及基质分泌情况,MTT法测定细胞在DBM上的增殖活性。通过测定碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙素(OCN)含量观察细胞在DBM上的成骨能力。结果复苏细胞的存活率为(90．24±0．02)%。低温保存前、后的BMSCs在DBM上的粘附率分别为(97．25±1．17)%和(97．00±1．09)%。倒置相差显微镜及SEM观察显示低温保存前、后的BMSCs在DBM上粘附、生长良好,有大量细胞外基质分泌、沉积。低温保存前、后的BMSCs在DBM上MTT吸光度值和ALP活性的检测结果差异无显著性意义(P＞0．05)；体外培养12d时,MTT吸光度值及ALP活性同时达到峰值。低温保存前、后的BMSCs在DBM上分泌OCN的量差异无显著性意义(P＞0．05),OCN含量随着培养时间延长而不断上升,在观察期(16d)内未出现平台期。结论低温保存对人BMSCs在DBM上的体外增殖、粘附及成骨能力影响差异无显著性意义,低温保存的人BMSCs可作为组织工程骨的种子细胞。     

Characterization of growth and osteogenic differentiation of rabbit bone marrow stromal cells

BACKGROUND: The rabbit is recognized as an excellent model to study the repair of bony defects with tissue engineered constructs. However, the use of rabbit bone marrow stromal cells (RBMSCs) has been limited despite the proven benefits of autologous BMSCs in the formation of bone. The purpose of this study was to characterize the growth and differentiation pattern of RBMSCs and their response to growth factors. MATERIAL AND METHODS: BMSCs were isolated from New Zealand White rabbits and cultured. Serial cell counts of parallel cultures were taken daily to determine cell growth. Response of RBMSCs to varying doses of recombinant human BMP-2 (rhBMP-2) and their time course was gauged by alkaline phosphatase (ALP) activity. The osteoblastic differentiation potential of RBMSCs in response to rhBMP-2 treatment was determined by evaluating the expression pattern of various genes involved with osteogensis using northern analysis. Von Kossa staining was performed to determine the effect of rhBMP-2 on the mineralization capabilities of RBMSCs. RESULTS: The growth rate of RBMSCs severely declined after first passage and this rate was further suppressed by TGF-beta1. The optimal dose response of rhBMP-2 was determined to be 50 ng/ml and its time course displayed increasing alkaline phosphatase activity over time. Two osteogenic markers, collagen I and osteopontin, were up regulated by rhBMP-2 treatment. Finally, the mineralization capability of RBMSCs was determined to be enhanced by rhBMP-2 treatment. CONCLUSION: Our work indicates that RBMSCs possess strong osteogenic potential and can be successfully applied toward bone tissue engineering in a rabbit model.     

人脱细胞骨复合骨髓基质细胞成骨活性的实验研究

目的 研究人脱细胞骨(HAB)复合经诱导的骨髓基质细胞的实验效果,观察细胞的黏附和生长情况,并对其成骨活性进行检测。方法 用15％的过氧化氢和乙醚去除人髂骨块内的结缔组织和细胞成分,消毒后制备人脱细胞骨。取材活体或新鲜尸体的骨髓行骨髓基质细胞培养,细胞纯化后加入β-甘油酸钠,地塞米松和抗坏血酸等向成骨方向诱导,并进行对照培养。通过碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)检测来确定骨髓基质细胞的增殖和分化情况,将诱导的骨髓基质细胞浓缩后复合到制备好的脱细胞骨块内进行复合培养。8d后通过光镜和电镜等形态学观察以及生化指标检测来确定细胞的成骨活性。结果 人髂骨块内细胞清除干净,骨基质保存良好;诱导后的骨髓基质细胞ALP和OCN水平明显高于对照组(P<0.05);复合后的人脱细胞骨培养液中ALP和OCN检测呈阳性;骨髓基质细胞在HAB支架内附着紧密,生长良好。结论 人脱细胞骨复合经诱导的骨髓基质细胞在体外具有有效的成骨功能,是一种较为理想的骨组织工程材料。     

骨髓基质干细胞在骨科应用研究的现状

骨髓基质干细胞（marrow stromal cells,MSCs） 是一类具有独特表型和细胞化学特性的细胞群,有自我复制和多向分化的潜能.将小鼠的MSCs置于体外特定条件诱导培养下,可向多种中胚层和神经外胚层来源的细胞分化,包括成骨细胞、软骨细胞、成肌细胞、肌腱细胞、成纤维细胞、神经细胞、上皮细胞、肝细胞和脂肪细胞等成熟细胞[1].     

骨髓基质细胞条件培养液中神经活性物质的提取与纯化

目的分离纯化骨髓基质细胞(bone marrow strolnal cells，BMSCs)条件培养液以获得某些神经活性物质。方法分离培养小鼠骨髓基质细胞并收集其培养液，超滤浓缩后采用Sephadex G-100层析，高效液相色谱分析(HPLC)和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶不连续电泳(SDS-PAGE)等技术分离其培养液中的蛋白组分并利用细胞培养技术验证其神经活性作用。结果骨髓基质细胞培养液经Sephadex G-100层析及HPLC分析，证实Ⅲ峰中的A峰和B峰对神经细胞生长有明显的促进作用，其相对分子质量分别为18000和14000。结论骨髓基质细胞条件培养液中相对分子质量为18000和14000两组分对神经元有营养活性。     

重组PcDNA3.1-hBMP-2转染骨髓基质干细胞及复合异种骨支架体外构建组织工程骨

目的：构建人骨形态发生蛋白-2(human bone morphogenetic protein,，hBMP-2)真核表达载体PcDNA3．1-hBMP-2，转染兔骨髓基质干细胞(bane marrow stromal cells，BMSCs)，种植去抗原牛松质骨(bovine cancellous bone，BCB)支架体外构建组织工程骨。方法：蛋白印迹法检测转染后细胞BMP-2的表达，碱性磷酸酶(ALPase)活性检测分析基因转染对细胞分化的影响。然后将转染后细胞接种到BCB支架上，扫描电镜观察细胞贴附、生长状况。结果：转染后，BMSCs表达BMP-2，ALP活性明显增高。扫描电镜见转染细胞分布均匀，伸展良好。结论：在脂质体介导下，BMP-2基因可导入细胞且稳定表达基因产物促进自身增殖分化，转染后细胞在支架材料上贴附生长良好，为进一步应用携带BMP-2基因的人工骨修复骨缺损奠定了实验基础。     

微管仿生人工骨对犬骨髓基质细胞生物学行为的影响

[目的]研究不同微管结构仿生人T骨对犬骨髓基质细胞（BMSCs）增殖和分化的影响。[方法]仿生人工骨分为正交结构（A组）和同心结构（B组），以磷酸钙骨水泥（CPC）／重组人骨形成蛋白2（rhBMP-2）（C组）、单纯CPC（D组）为对照组：梯度密度离心法获取犬骨髓单个核细胞，取第3代与人工骨复合培养。通过荧光显微镜、扫描电镜观察细胞在人工骨表面附壁和生长情况；以MTT实验检测各组细胞增殖能力；测定碱性磷酸酶（ALP）检测BMSCs的成骨活性：[结果]细胞在各组人工骨表面黏附、生长，以A、B组数量较多；MTT法检测显示A、B、C组吸光度（A）值大于D组（P〈0．05）、A、B、C组A值相似（P〉0．05）；ALP测定显示ALP活性A、B组〉C组〉D组（P〈0．05），A、B组间差异无统计学意义（P〉0．05）。[结论]微管结构仿生人工骨与犬BMSCs有良好的生物相容性，是BMP的良好缓释载体，可以促进犬骨髓基质细胞向成骨方向分化.