微重力对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

骨髓间充质干细胞（BMSCs）是一种多能成体于细胞,是组织工程重要的种子细胞来源之一.微重力对BMSCs成骨分化具有抑制作用,可使骨量减少和骨微结构改变,从而导致骨质疏松症.这一过程受到多条信号通路的调控,如MAPK信号通路、Notch信号通路和Wnt/β-catenin信号通路等,它们协同调节微重力下BMSCs向成骨细胞方向的分化.研究微重力对BMSCs成骨分化的影响,可以阐明骨质流失机理,为相关疾病的治疗提供新的靶点,促进我国太空宇航事业的发展.     

骨髓间充质干细胞成骨分化调控的研究进展

骨髓间充质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能，其应用是目前国际上组织工程领域中重要的研究内容之一。近年来，许多实验室从分子，生化，物理等水平对其成骨分化调控进行了深入研究，取得了较大的进展。     

骨髓间充质干细胞成骨分化调控的研究进展

骨髓间充质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能 ,其应用是目前国际上组织工程领域中重要的研究内容之一。近年来 ,许多实验室从分子、生化、物理等水平对其成骨分化调控进行了深入研究 ,取得了较大的进展     

骨髓间充质干细胞诱导成骨的研究进展

骨髓间充质干细胞因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前骨组织工程领域研究的重点之一。对这方面近几年的研究成果从诱导因子的作用及调控机制、物理条件、新的研究方法等方面做了简要论述。     

雌激素剂量依赖性促进小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景：绝经后骨质疏松的发病与雌激素水平的下降关系密切。 目的：观察不同浓度雌激素对小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化能力的影响,及其与微小RNA-26a的关系。 方法：取小鼠股骨与胫骨骨髓,全骨髓贴壁法获得并纯化骨髓间充质干细胞,分别以0,10-10,10-9,10-8,10-7,10-6 mol/L的雌二醇对其成骨诱导过程进行干预。 结果与结论：雌二醇对骨髓间充质干细胞的增殖能力影响不明显,但可明显提高其成骨能力;同时雌二醇可促进骨髓间充质干细胞成骨基因RUNX2,OCN mRNA及RUNX2,SP7蛋白的表达,以10-9 mol/L雌二醇的作用最明显,但10-9 mol/L雌二醇促进微小RNA-26a mRNA表达的能力最弱。说明雌二醇可剂量依赖性促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,微小RNA-26a可能在此过程中发挥作用。关键词：微小RNA-26a;雌激素;骨髓间充质干细胞;成骨分化;小鼠 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.19.003     

补骨脂素对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的研究不同浓度的补骨脂素对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)成骨分化的影响,为临床应用补骨脂素治疗骨质疏松症提供理论依据。方法选取8周龄健康雄性SD大鼠,取双侧股骨、胫骨,对大鼠的BMMSCs进行分离、原代培养和细胞表型鉴定。取第3代大鼠BMMSCs,体外利用成骨诱导培养基进行不同浓度补骨脂素的药物诱导,MTT法检测不同浓度的补骨脂素对大鼠BMMSCs生长的影响;通过碱性磷酸酶(ALP)活性测定、Western blot法和茜素红染色方法评价不同浓度补骨脂素对大鼠BMMSCs成骨分化能力。结果第3代大鼠BMMSCs表面抗原符合干细胞鉴定标准,成骨诱导后给予15μmol/L补骨脂素对大鼠BMMSCs的增殖作用最佳,ALP活性、Runx-2表达和钙化结节数目均明显高于经典成骨诱导组、5μmol/L和10μmol/L和20μmol/L补骨脂素组。结论15μmol/L补骨脂素成骨诱导促进BMMSCs向成骨分化,从而起到防治骨质疏松的作用。     

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。     

miR-155有助于骨髓间充质干细胞成软骨分化

背景：近年发现,miRNA是能够对基因表达产生影响的一种新型调控子,miRNA有助于多能干细胞分化增殖以及自我更新。 目的：探讨miR-155对大鼠骨髓间充质干细胞成软骨分化的调控机制。 方法：12周龄健康SD大鼠60只,随机分为研究组与对照组,每组30只。于麻醉状态下将大鼠处死,获取下肢骨髓,进行骨髓间充质干细胞分离、培养,研究组给予miR-155基因模拟物转染,对照组给予阴性对照序列转染,经成软骨诱导分化后进行RT-PCR检测Sox9、CollagenⅡ、Aggrecan、Collagen X基因的表达,Western blot检测Sox9、Runx2蛋白的表达。 结果与结论：研究组Sox9、CollagenⅡ、Aggrecan基因表达高于对照组,Collagen X基因表达低于对照组,差异均有显著性意义(P < 0.05)。研究组Sox9蛋白表达高于对照组,Runx2蛋白表达低于对照组,差异均有显著性意义(P < 0.05)。结果表明miR-155不仅有助于骨髓间充质干细胞成软骨分化,而且可以抑制骨髓间充质干细胞成软骨分化呈肥大趋势发展。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     

力学因素对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

近年来,组织工程学领域发展突飞猛进,已被列为一种修复或再生许多组织和器官的方法。骨髓间充质干细胞具有良好的成骨向分化潜能,在骨组织工程领域中具有广阔的应用前景。骨髓间充质干细胞增殖和成骨向分化受多种力学因素的影响,且不同性质的力学刺激对其定向分化的调节作用不尽相同。目前,许多学者致力于深入探讨力学因素影响骨髓间充质干细胞成骨向分化的具体途径,但其调控机制尚未完全明确。本文综述及讨论力学因素对骨髓间充质干细胞所产生的增殖、定向成骨分化等生物学效应的影响及可能涉及的力化学信号转导通路作用机制,以期丰富研究思路     

miR-195对人骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

BACKGROUND:Previous studies have found that the expression level of miR-195 in differentiated human bone marrow mesenchymal stem cells (hBMMSCs) is significantly higher than that in undifferentiated hBMMSCs. However, miR-195 effect during this differentiation process and possible mechanism remain unclear. OBJECTIVE:To explore the effect of miR-195 on osteogenic differentiation of hBMMSCs and possible mechanism. METHODS:hBMMSCs were isolated and cultured in vitro. Alkaline phosphatase activity, Runx2, osteopontin and SMAD7 protein expression and miR-195 expression level during osteogenic differentiation of hBMMSCs were determined by alkaline phosphatase kit, western blot and real-time PCR, respectively. miR-195-downexpressed hBMMSCs were constructed by lipofection transfection, and were used to investigate the effect of miR-195 was on osteogenic differentiation of hBMMSCs. Dual luciferase reporter assay was used to identify whether the 3’UTR of SMAD7 mRNA was a binding target of miR-195. In addition, we transfected hBMMSCs with SMAD7 cDNA (pcDNA-SMAD7), and investigated the effect of SMAD7 on osteogenic differentiation of hBMMSCs. RESULTS AND CONCLUSION:The isolated and cultured hBMMSCs had good osteogenic differentiation ability in vitro. Expression level of miR-195 was increased with the increasing of induction time, and the expression level of SMAD7 was reversed. miR-195 promoted osteogenic differentiation of hBMMSCs. Luciferase assay confirmed that miR-195 targeted SMAD7 directly, and overexpression of SMAD7 inhibited the osteogenic differentiation of hBMMSCs. Taken together, miR-195 promotes osteogenic differentiation of hBMMSCs by targeting SMAD7.     

脱细胞随机肌腱支架促进骨髓间充质干细胞骨向分化

目的:探究随机肌腱细胞外基质(ECM)支架对骨髓间充质干细胞(BMSCs)活力和分化的影响。方法:从Sprague-Dawley大鼠股骨和胫骨中提取BMSCs,体外培养,观察细胞形态,并利用流式细胞术鉴定细胞干性。采用1%Triton X-100和DNase/RNase混合液对鼠尾肌腱进行脱细胞处理,利用HE染色和DNA含量测定考察肌腱组织中细胞核残余情况。制备胶原纤维随机排列的肌腱ECM支架,培养BMSCs,以孔板中生长的细胞为对照组,利用Live/Dead染色和CCK8法考察细胞的活力和形态;利用RT-qPCR检测肌腱标志物I型胶原蛋白(Col I)、肌腱特异转录因子scleraxis(SCX)及成骨标志物碱性磷酸酶(ALP)和Runt相关转录因子2(RUNX2)的表达水平。结果:HE染色结果显示,经过脱细胞处理后肌腱组织内无细胞残余,且DNA含量从(481. 7±15. 8)μg/g显著性降至(31. 0±3. 8)μg/g(P<0. 05),脱细胞处理成功。7 d时,种植在支架上的BMSCs的活力较对照组显著增强(P<0. 05);14 d时,种植在支架上的BMSC...     

Characterization of human ethmoid sinus mucosa derived mesenchymal stem cells (hESMSCs) and the application of hESMSCs cell sheets in bone regeneration

Mesenchymal stem cells (MSCs) have been extensively applied in the field of tissue regeneration. MSCs derived from various tissues exhibit different characteristics. In this study, a cluster of cells were isolated from human ethmoid sinus mucosa membrane and termed as hESMSCs. hESMSCs was demonstrated to have MSC-specific characteristics of self-renewal and tri-lineage differentiation. In particular, hESMSCs displayed strong osteogenic differentiation potential, and also remarkably promoted the proliferation and osteogenesis of rat bone marrow mesenchymal stem cells (rBMSCs) in vitro. Next, hESMSCs were prepared into a cell sheet and combined with a PSeD scaffold seeded with rBMSCs to repair critical-sized calvarial defects in rats, which showed excellent reparative effects. Additionally, ELISA assays revealed that secreted cytokines, such as BMP-2, BMP-4 and bFGF, were higher in the hESMSCs conditioned medium, and immunohistochemistry validated that hESMSCs cell sheet promoted the expression of BMP signaling downstream genes in newly formed bone. In conclusion, hESMSCs were demonstrated to be a class of mesenchymal stem cells that possessed high self-renewal capacity along with strong osteogenic potential, and the cell sheet of hESMSCs could remarkably promote new bone regeneration, indicating that hESMSCs cell sheet could serve as a novel and promising alternative strategy in the management of bone regeneration.     

The effects of platelet-rich plasma on the osteogenic induction of bone marrow mesenchymal stem cells

Bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) are multipotent stem cells. Finding methods to improve the osteogenic potential of these cells is a key factor in bone tissue engineering. Platelet-rich plasma (PRP) contains powerful growth factors that produce changes in a variety of cell types. The purpose of this study was to explore the effects of PRP on the osteogenic differentiation of BMSCs in vitro. Rabbit BMSCs were harvested and cultured in vitro in control media or in media enhanced with PRP. BMSCs began to attach 12–24 hours after seeding. A MTT assay demonstrated that PRP-induced BMSCs grew rapidly compared with the control group. The PRP group also showed strongly positive staining of alkaline phosphatase and mineralized nodules whereas the control group showed negative staining. However, the alkaline phosphatase activity and the mRNA level of the osteogenic markers (osteocalcin and osteopontin) remained higher in the PRP group. These results confirmed that PRP could enhance the proliferation of BMSCs and effectively promote the osteogenic differentiation of BMSCs in vitro.     

柚皮苷在促大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化过程中对MAPK信号通路的影响

目的: 研究中药单体柚皮苷(NG)对体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向成骨细胞分化过程中MAPK信号通路的影响。方法: 观察在正常、加入p38、ERK和JNK通路抑制剂SB203580、PD98059、SP600125及3种抑制剂全部加入的情况下,各组碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(BGP)、I型胶原(Col I)等骨向分化指标的差异。用Western blotting技术检测各组p38、ERK1/2和JNK蛋白的磷酸化水平,用荧光定量PCR技术检测细胞因子转化生长因子β₁(TGF-β₁)、骨形成蛋白2(BMP-2)和核心结合因子α1(Cbfα1) mRNA的表达。结果: (1)10^-7mol/L为本实验中NG的最佳促骨向分化浓度。(2) NG最佳浓度组的ALP和BGP含量比其它各组都高(P<0.05),Col I含量无明显差异(P>0.05);与NG组相比,加入不同抑制剂组的ALP、BGP和ColⅠ表达量出现不同程度的降低。(3)与空白组相比,NG组JNK蛋白的磷酸化水平升高(P<0.05),p38蛋白的磷酸化水平降低(P<0.01),ERK1/2蛋白的磷酸化水平无明显差异(P>0.05)。与NG组相比,加入不同抑制剂组的p38、ERK1/2和JNK蛋白的磷酸化水平有升高也有降低。(4) NG组上调BMP-2的表达(P<0.05),下调Cbfα1的表达(P<0.05),而对TGF-β₁的表达无明显影响(P>0.05)。与NG组相比,加入不同抑制剂组的TGF-β₁、BMP-2和Cbfα1 mRNA表达量出现不同程度的降低。结论: NG主要通过激活MAPK信号通路中ERK通路、JNK通路以及上调BMP-2的表达,促进MSCs的骨向分化。NG上调BMP-2的表达受MAPK通路中p38通路的影响较大。     

正弦交变电磁场促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨性分化的研究

研究50 Hz不同强度正弦交变电磁场(SEMFs)对体外培养大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)增殖与成骨性分化的影响,筛选出最佳磁场强度参数。采用贴壁筛选法培养原代rBMSCs,每天在频率为50 Hz,强度分别为0、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2 mT的磁场环境中处理30 min。MTT法检测细胞增殖情况;于处理后的第3、6、9、12 d分别测定细胞碱性磷酸酶活性、钙盐沉积量、钙化结节数以及Ⅰ型胶原表达量,并比较各组间差异;于处理后6、12、24、48 h分别提取细胞总RNA,用RT Real-Time PCR法检测成骨性分化相关基因Osterix和IGF-1表达情况。实验结果显示电磁场干预组的细胞增殖率均低于对照组;但1.4~2.2 mT区间的磁场具有促成骨效应,以1.8 mT促进rBMSCs的成骨性分化更明显,表现在该组的碱性磷酸酶活性、钙盐沉积量、钙化结节数、Ⅰ型胶原表达量以及成骨性分化基因的表达量最高,亦显著高于对照组(P<0.05)。由此可以认为频率为50 Hz、强度范围在1.4~2.2 mT内的SEMFs抑制rBMSCs的增殖;但促进其成骨性分化,以1.8 mT效果最为明显。     

地基微重力效应模拟影响骨髓间充质干细胞生物学行为及其调控机理研究进展

随着空间生命科学的发展,地基模拟微重力效应的研究显得越来越重要,以弥补空间飞行机会受限的不足。骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）在地基能够向各胚层分化,但其在空间微重力条件下的生物学行为以及调控机制仍不清楚。地基模拟微重力效应会影响BMSCs的生长、凋亡和细胞表面分子的表达,导致细胞骨架重组,改变BMSCs在不同分化方向上的潜能。本文就地基微重力效应模拟如何影响BMSCs生物学行为及其相关调控机理进行综述,以期深入认识（微）重力影响BMSCs的力学 生物学耦合机制,为与空间飞行相关的病理生理改变提供理论参考。     

骨髓间充质干细胞在小鼠早衰性骨质疏松中的细胞生物学功能研究

 目的：研究在小鼠早衰性骨质疏松症中骨髓间充质干细胞（BMMSCs）功能的变化,为揭示骨质疏松发病机制提供理论依据。方法：以早衰小鼠（SAMP6）为动物模型（对照小鼠：SAMR1）,分离培养3个月与6个月小鼠的BMMSCs,利用流式细胞术进行干细胞表型鉴定后用于基因芯片检测筛选差异表达基因,并对该结果进行了Pathway分析。分离培养鉴定2组的BMMSCs并对其成骨与成脂的分化能力进行比较,在诱导分化后进行实时定量RT-PCR检测相关基因的表达,揭示骨髓间充干细胞功能在早衰性骨质疏松中的改变。结果：本研究证明了随着年龄的增长,骨髓间充质干细胞成骨能力降低而成脂能力增高;芯片结果的Pathway分析显示,转化生长因子β（TGF-β）信号通路有4个关键基因发生改变,提示TGF-β信号通路可能在此过程中发挥重要作用。结论：随着年龄增长,早衰性骨质疏松个体的骨髓间充质干细胞生物学功能及TGF-β通路发生了改变,为通过改变骨髓间充质干细胞的生物学功能从而有效逆转治疗、改善骨质疏松状态提供靶点和理论依据。     

持续张应力对骨髓基质干细胞增殖及骨向分化的影响

目的通过体外加力装置研究持续牵张应力对大鼠骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)增殖及骨向分化能力的影响。方法选用3月龄健康SD雌性大鼠,采用全血贴壁培养法分离及培养BMSCs。取生长良好的第3～5代细胞接种于Flexercell应力加载系统(10%、1 Hz),根据应力作用时间不同分为1、6、12、24 h组和48 h组。观察并分析持续牵张力对于大鼠BMSCs形态、增殖活性以及成骨能力变化的影响。结果 (1)随着加力时间的延长,与对照组相比,实验组细胞形态呈现一定规律性,细胞长轴多垂直于受力径向。(2)10%持续张应力作用可抑制BMSCs增殖活性。(3)持续张应力可增高碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、Ⅰ型胶原(collagenI,COLⅠ)、核心结合因子Cbfa1(core binding factor a1,又名Runx2)mRNA的表达量,且呈现时间依赖性。其中实验组ALP表达量在24 h明显高于相应对照组,COLⅠ表达量在24 h及48 h均明显高于对照组,Runx2表达量在6 h与对照组相比显著增高(P<0.05)。骨钙素(osteocalcin,OC)含量在加力起始阶段显著高于对照组,随时间推移逐渐下降,48 h时明显低于对照组(P<0.05)。(4)持续张力可以促使Runx2蛋白水平增高,且在6 h实验组明显高于对照组(P<0.05)。之后缓慢下降,在24 h时显著低于对照组水平(P<0.05)。结论持续牵张力作用下BM-SCs细胞形态呈现一定规律性排列,其增殖活性受到抑制,但早期成骨向分化能力却显著提高。