脂肪干细胞的体外诱导与分化

背景：应用脂肪干细胞来作为组织工程的种子细胞是近年来组织工程研究中的一个活跃领域,大量的研究表明在不同的条件下脂肪干细胞可以向机体的不同组织分化。 目的：对国内外脂肪干细胞体外诱导分化的现状及新进展作一综述。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中2000-01/2010-10关于脂肪干细胞的文章,在标题和摘要中以“脂肪干细胞,体外分化潜能,种子细胞,转基因”或“Adipose-derived stem cells,cell differentiation in vitro,seeded cell,gene transfaction”为检索词进行检索。选择文章内容与脂肪干细胞体外分化有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到112篇文献,最终入选28篇文献进行综述。 结果与结论：脂肪干细胞是存在于脂肪组织中的具有高度自我更新能力和多向分化潜能的干细胞群体。它具有多向系分化潜能,除可以分化为间充质来源的脂肪、骨、软骨以及骨骼肌、心肌等细胞,也可诱导分化为来源于外胚层的神经细胞以及具有功能性的血管内皮细胞。此外脂肪干细胞还具有造血支持作用以及可被腺病毒等高度转染等优点,可以作为基因转移良好的靶细胞。     

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：     

成人骨髓间充质干细胞培养条件优化及多向分化的能力

背景:成人骨髓中间充质干细胞数量少,要使其能够更好地应用于组织工程和细胞治疗,就必须建立成熟、简便、有效的分离培养扩增体系。目的:建立成人骨髓间充质干细胞最佳培养方法,并观察诱导其向成脂肪、成骨及软骨细胞分化结果。方法:分别采用密度梯度离心法和全骨髓培养法,分离培养成人骨髓间充质干细胞,通过光镜观察细胞形态,绘制生长曲线比较不同培养方法对骨髓间充质干细胞的影响;免疫荧光法鉴定表面抗原CD34、CD44和CD105的表达。不同诱导培养基诱导成人骨髓间充质干细胞,采用油红O、茜素红染色以及阿利新蓝染色检测成脂、成骨和成软骨诱导情况。结果与结论:全骨髓培获得的骨髓间充质干细胞,其增殖能力和生长特性明显优于密度梯度离心法;细胞表面抗原CD44、CD105强阳性,CD34阴性;经过诱导培养,油红O、茜素红染色以及阿利新蓝染色均为阳性,证明全骨髓培养法获得细胞具有更强的生长增殖能力,并具有向脂肪,骨和软骨等组织多向分化的潜能。     

低氧对骨髓间充质干细胞生物学特性的影响

<正>近年来,大量研究表明骨髓间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells,BMMSCs)是一群具有多向分化潜能、低免疫原性的多能干细胞,在一定的诱导条件下能最终分化成心肌、骨、软骨、神经等多种组织,易于在体外分离培养,并易于为外源基因转染和表达。这些特性使BMMSCs成为在细胞治疗、基因治疗中有效发挥疗效的理想工程细胞,展示了其作为一种新的理想干细胞来源在治疗     

山羊骨髓间充质干细胞的分离培养及鉴定

目的分离培养山羊的问充质干细胞，并为其在骨组织工程研究中的应用奠定基础。方法应用常规的密度梯度离心法结合贴壁培养法从山羊骨髓中分离间充质干细胞，并通过观察分离培养细胞的形态，检测其表面的CD分子表达，以及RT—PCR和免疫组化病理染色方法证实成骨、成软骨、成脂肪多方向分化潜能来对细胞进行鉴定。结果分离的细胞具有成纤维细胞样形态，第三代细胞的表面分子CD29和CD44阳性率为98．70％、99．54％，而CD62L和CD45阳性率为1．10％和0．73％。RT-PCR和免疫组化病理染色证实分离细胞具有成骨、成软骨、成脂肪多方向分化潜能。结论成功地分离培养山羊的骨髓间充质干细胞，使山羊间充质干细胞应用于骨组织工程的研究成为可能。     

大鼠骨髓间充质干细胞体外增殖与多向分化的能力

背景:生理条件下机体内多数骨髓间充质干细胞增殖并不明显,然而在一定刺激下可表现出旺盛的有丝分裂活动,具有很强的增殖倍增能力,且体外实验表明其具有多向分化潜能。目的:进一步验证体外分离培养的大鼠骨髓间充质干细胞生长增殖与多向分化潜能。方法:全骨髓法体外分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,贴壁筛选法进行纯化,倒置相差显微镜下观察细胞形态及生长特征,MTT法绘制细胞生长曲线,免疫组化法对细胞表面干细胞标志CD44进行鉴定。取传至第4代细胞,分别用成骨、成软骨、成脂肪和成神经诱导剂予以培养,通过碱性磷酸酶染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色、油红O染色、NeuN抗体免疫组化染色进行分化能力鉴定。结果与结论:分离培养的细胞呈长梭形或多边形,细胞生长曲线呈S形,群体倍增时间约为31h,免疫细胞化学染色后CD44呈阳性表达,CD34呈阴性。第4代骨髓间充质干细胞成骨诱导2周后出现钙盐沉积,成软骨诱导培养2周后Ⅱ型胶原检测呈阳性,成脂肪诱导培养2周后在细胞的胞浆内充满大量红色脂肪滴,成神经诱导6h后细胞出现突起,类似神经元的轴突和树突纤维,NeuN免疫组化染色呈阳性。表明体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞生长增殖能力旺盛,可向成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、神经元样细胞方向分化。     

人脂肪来源间充质干细胞成骨及成软骨的潜能

背景：人脂肪来源间充质干细胞是种具有较强的体外增殖和多系分化能力的成体干细胞,可以从美容吸脂手术中获得,取材方便,原料来源丰富,在生物治疗应用方面蕴藏着巨大的价值。 目的：体外分离、培养人脂肪来源间充质干细胞,探讨其基本生物学特性及成骨成软骨的潜能。 方法：取美容吸脂获得的脂肪组织,采用Ⅱ型胶原酶消化法分离人脂肪来源间充质干细胞并进行体外培养;观察细胞形态、测定细胞周期、流式细胞仪鉴定细胞表面标志;取第3代细胞,分别加入成骨诱导培养基及成软骨诱导培养基行体外成骨及成软骨诱导。 结果与结论：体外培养人脂肪来源间充质干细胞呈纤维样形态,原代细胞24 h内贴壁,培养5~7 d 后开始形成细胞集落;经细胞周期检测显示G₀/G₁,S和G₂/M所占比例分别为(88±2)%,(12±2)%和0.03%。经流式细胞仪检测CD29和CD105呈阳性表达,CD34和CD45呈阴性表达。RT-PCR检测显示,人脂肪间充质干细胞经成骨诱导分化后细胞中骨桥蛋白mRNA呈阳性表达,经软骨诱导分化后细胞中Ⅱ型胶原mRNA呈阳性表达。结果证实,实验成功体外分离、培养人脂肪来源间充质干细胞,其具有向成骨细胞和软骨细胞分化的潜能。     

一种新的种子细胞——滑膜间充质干细胞

滑膜间充质干细胞作为一种新的间充质干细胞在组织工程中有着广阔的应用前景。滑膜间充质干细胞能够分化为软骨、骨、脂肪、骨骼肌，具有取材方便，供区并发症少等优点。因此，滑膜间充质干细胞是软骨、骨、脂肪及骨骼肌的种子细胞的理想来源。介绍了滑膜间充质干细胞的分离、获取以及其生物学特性，并对其在组织工程中应用的研究进展做一回顾。     

骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的研究进展

骨髓间充质干细胞(BMSCs)是存在于骨髓内的一种多能干结缔组织前体细胞,具有多向分化潜能,也是最有可能成为软骨组织工程的种子细胞来源。本文从BMSCs诱导成软骨细胞的方法和研究进展做一综述,如体外细胞团聚集诱导培养、体外单层细胞诱导培养、体外三维支架环境中诱导培养、体内软骨微环境诱导培养、和软骨细胞体外共培养诱导以及基因转染诱导培养等,这也是软骨组织工程研究中不可缺少的重要环节。     

体外心肌梗死微环境下大鼠骨髓间充质干细胞向内皮样细胞的分化

背景：间充质干细胞来源于中胚层,具有多向分化的能力。有研究显示骨髓间充质干细胞有向内皮细胞分化的能力,从而有助于心肌梗死后心脏新生血管的形成和心肌修复。 目的：观察骨髓间充质干细胞体外成内皮样细胞分化的特点,以及体外模拟心肌梗死微环境对骨髓间充质干细胞向内皮样细胞分化的影响。 方法：骨髓取自SD大鼠股骨和胫骨,骨髓分离培养骨髓间充质干细胞,体外扩增,对其形态学、增殖能力及多向分化能力进行鉴定;建立大鼠心肌梗死模型,制备8 h、3 d、1周、2周、4周梗死后不同时间点心肌组织的匀浆,分别加入到由血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子β、胰岛素样生长因子1组成的内皮细胞诱导体系中,共同诱导2周后,观察不同时间的心肌组织匀浆对骨髓间充质干细胞增殖和成内皮分化的影响,检测vWF特异性抗原及表达的阳性率。 结果与结论：通过对培养细胞的形态学及功能鉴定,证明其为骨髓间充质干细胞,并具有成骨、成脂肪细胞、成内皮样细胞分化的能力。加入生长因子诱导体系诱导后的细胞部分表达vWF,梗死心肌匀浆与生长因子共同作用,能促进骨髓间充质干细胞向内皮细胞分化,vWF阳性率提高(P < 0.05)。RT-PCR显示加入梗死1周心肌组织匀浆诱导的骨髓间充质干细胞其vWF阳性表达率最高。提示骨髓间充质干细胞是一种具有多向分化能力的有别于造血干细胞的另一种骨髓干细胞。骨髓间充质干细胞具有向内皮分化的能力,且加入梗死心肌组织匀浆的诱导体系在体外可促进骨髓间充质干细胞向内皮细胞的分化。应用骨髓间充质干细胞治疗的最佳时机在1周为宜。     

Bone formation using human adipose tissue-derived stromal cells and a biodegradable scaffold

Human adipose tissue, obtained by liposuction, was processed to obtain a fibroblast-like population of cells or adipose tissue-derived stromal cells (ATSCs). The ATSCs, as well as bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs), have the capacity for renewal and the potential to differentiate into multiple lineages of mesenchymal tissues. These cells are capable of forming bone when implanted ectopically in an appropriate scaffold. The aim of this study was to evaluate a beta-tricalcium phosphate (beta-TCP) as a scaffold and to compare the potential of osteogenic differentiation of ATSCs with BMSCs. Both cell types were loaded into beta-TCP disk and cultured in an osteogenic induction medium. Optimal osteogenic differentiation in ATSCs in vitro, as determined by secretion of osteocalcin, scanning electron microscope, and histology, were obtained in the culturing with the beta-TCP disk. Furthermore, bone formation in vivo was examined by using the ATSC- or BMSC-loaded scaffolds in nude mice. The present results show that ATSCs have a similar ability to differentiate into osteoblasts and to synthesize bone in beta-TCP disk as have BMSCs.     

脂肪基质干细胞和骨髓基质干细胞的体外分化能力

背景：脂肪基质干细胞和骨髓基质干细胞具有很多相似的生物学特性。 目的：比较脂肪基质干细胞和骨髓基质干细胞与受损PC12细胞分别共培养后定向分化能力的差异。 方法：分别分离培养脂肪组织来源和骨髓组织来源的基质干细胞,取第5代细胞进行实验,2种细胞分别与正常或受损PC12细胞培养上清液共培养,或仅单独培养。 结果与结论：脂肪基质干细胞和骨髓基质干细胞均表达较高水平的CD44和CD29,而后者表达的CD45、CD56在前者几乎未检测到。单独培养的2种细胞均表达较高水平的Nanog、Oct4、Sox2,不表达神经元特异性烯醇酶。其中经受损PC12细胞干预的2种细胞Nanog、Oct4、Sox2表达水平显著降低,而脂肪基质干细胞中神经元特异性烯醇酶阳性细胞数更多,提示受损PC12细胞对于脂肪基质干细胞可能具有更强的诱导分化作用。     

Advanced Properties of Urine Derived Stem Cells Compared to Adipose Tissue Derived Stem Cells in Terms of Cell Proliferation,Immune Modulation and Multi Differentiation

Adipose tissue stem cells (ADSCs) would be an attractive autologous cell source. However, ADSCs require invasive procedures, and has potential complications. Recently, urine stem cells (USCs) have been proposed as an alternative stem cell source. In this study, we compared USCs and ADSCs collected from the same patients on stem cell characteristics and capacity to differentiate into various cell lineages to provide a useful guideline for selecting the appropriate type of cell source for use in clinical application. The urine samples were collected via urethral catheterization, and adipose tissue was obtained from subcutaneous fat tissue during elective laparoscopic kidney surgery from the same patient (n = 10). Both cells were plated for primary culture. Cell proliferation, colony formation, cell surface markers, immune modulation, chromosome stability and multi-lineage differentiation were analyzed for each USCs and ADSCs at cell passage 3, 5, and 7. USCs showed high cell proliferation rate, enhanced colony forming ability, strong positive for stem cell markers expression, high efficiency for inhibition of immune cell activation compared to ADSCs at cell passage 3, 5, and 7. In chromosome stability analysis, both cells showed normal karyotype through all passages. In analysis of multi-lineage capability, USCs showed higher myogenic, neurogenic, and endogenic differentiation rate, and lower osteogenic, adipogenic, and chondrogenic differentiation rate compared to ADSCs. Therefore, we expect that USC can be an alternative autologous stem cell source for muscle, neuron and endothelial tissue reconstruction instead of ADSCs.     

同种异体BMSCs、ADSCs移植后的抗原性差异

目的　探讨骨髓来源间充质干细胞（MSCs from bone marrow, BMSCs）与脂肪来源间充质干细胞(Adipose tissue-derived MSCs,ADSCs)体内移植后的抗原性差异。 方法 体外培养WKY大鼠BMSCs、ADSCs,经成骨诱导后植入wistar大鼠桡骨缺损区,分别于植入后1、2、4、8周进行缺损区HE染色,于1、2、4、8周免疫组化检测缺损区IL-2、TGF-β、TNF-α、CD4、CD8,采用ELISA法检测脾细胞培养液上清IL-2、TGF-β、TNF-α的含量。 结果 BMSCs、ADSCs移植术后1～2周有少量淋巴细胞、白细胞浸润,IL-2、TGF-β、TNF-α、CD4、CD8蛋白少量表达;二者比较差异无显著性。 结论 BMSCs、ADSCs体内移植后所致的抗原性无显著性差异。     

小鼠脂肪源和骨髓源间充质干细胞表面标记表达的比较

目的探讨小鼠脂肪源间充质干细胞(ADMSCs)和骨髓源间充质干细胞(BMSCs)表面标记表达的差异。方法分别对小鼠脂肪源和骨髓源间充质干细胞进行成骨、成脂、成心肌分化诱导、鉴定;流式细胞术与细胞免疫荧光法检测CD29、CD44、CD45和CD73的表达并进行比较。结果 BMSCs形态均一,呈长梭形;ADMSCs形态多样,呈梭形、星形、多角形等,胞体较大,表面分泌物较多;两者均可诱导分化为成骨细胞、脂肪细胞和心肌样细胞。流式细胞术检测显示,BMSCs表面分子CD29、CD44和CD73表达率分别为(83.43±1.97)%、(90.33±0.81)%、(2.63±0.42)%;ADMSCs表面分子CD29和CD44的表达率分别为(53.1±1.05)%、(34.8±2.1)%,CD73表达不稳定,在1.8%~19.7%之间波动。两种细胞均不表达造血干细胞标记物CD45。免疫荧光显示,CD73分子与部分CD29、CD44阳性细胞共表达。结论小鼠BMSCs和ADMSCs均具有成脂、成骨、成心肌分化能力,但是在形态上和分子表达上均存在差异。BMSCs的CD44和CD29表达高于ADMSCs;而CD73的表达则相反,CD73在两种细胞的表达均较低,在ADMSCs的表达不稳定。     

Smooth muscle-like tissues engineered with bone marrow stromal cells

Bone marrow-derived cells have demonstrated the ability to differentiate into multiple mesenchymal cell lineages. Here we tested whether smooth muscle (SM)-like tissues can be created in vivo with bone marrow stromal cells (BMSCs). Cultured canine BMSCs, which expressed SM cell-specific markers including SM alpha-actin and SM myosin heavy chain, were seeded on three-dimensional, biodegradable polymer scaffolds and implanted into peritoneal cavity of athymic mice. The cell-scaffold constructs retrieved 4 weeks after implantation formed three-dimensional tissues. Immunohistochemical analyses showed that the tissue reconstructs expressed SM alpha-actin and SM myosin heavy chain. Masson's trichrome staining showed the presence of significant amounts of collagen in the tissue reconstructs. Cells labeled with a fluorescent tracer prior to implantation were still present in the tissue reconstructs 4 weeks after implantation. Non-seeded scaffolds (control groups) retrieved 4 weeks after implantation did not exhibit extensive tissue formation. This study demonstrates the potential of BMSCs as an alternative cell source for tissue engineering of SM.     

A comparison between the chondrogenic potential of human bone marrow stem cells (BMSCs) and adipose-derived stem cells (ADSCs) taken from the same donors

Cartilage damage has been documented as one of the major problems leading to knee repair procedures worldwide. The low availability of cartilage that can be harvested without causing a negative health impact has led to the focus on the potential of stem cells, which have been transplanted into damaged areas and successfully grown into new healthy tissue. This study aims to compare the chondrogenic potential of two stem cell sources--adipose tissue and bone marrow. Stem cells were isolated from donor-matched adipose tissue and bone marrow, following established protocols. The cells were grown in a chondrogenic cocktail containing transforming growth factor-beta3 (TGF-beta3) up till 28 days, and assessed for expression changes of cartilage markers at the gene and protein level, using qualitative and quantitative methods. Controls were included for every time point. Real-time polymerase chain reaction (PCR) results showed increases in the gene expression of collagen II in both the cell types that received TGF-beta3 treatment. However, histological, immunohistochemical, and glycosaminoglycan (GAG) assay clearly showed that collagen II and proteoglycans (PG) were synthesized only in the growth factor-treated bone marrow stem cells (BMSCs). These findings support the results obtained in our in vivo comparative study done on an animal model, suggesting that BMSCs are more suitable than adipose-derived stem cells (ADSCs) for chondrogenesis.     

骨髓基质干细胞向神经细胞诱导分化及其机制的研究进展

骨髓基质干细胞是一种存在于骨髓间质中具备多向分化潜能的成体干细胞,其不仅能分化为中胚层起源的骨、软骨和脂肪细胞,还可以在特定条件下诱导分化为神经外胚层起源的神经细胞。主要对骨髓基质干细胞向神经细胞诱导分化及其机制的研究进展作一综述。