Collagen I gel promotes homogenous osteogenic differentiation of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells in serum-derived albumin scaffold

Repair of bone defects is a difficult clinical problem for reconstructive surgeons. Bone tissue engineering using an appropriate scaffold with cells is a new therapy for the repair of bone defects. The aim of this study was to evaluate the in vitro osteogenesis of canine adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (Ad-MSCs) cultured in a combination of collagen I gel and a porous serum-derived albumin scaffold. A serum-derived albumin scaffold was prepared with canine serum by cross-linking and freeze-drying procedures. Ad-MSCs were seeded into serum-derived albumin scaffolds with or without collagen I gel, and were exposed to osteogenic differentiation conditions in vitro. After 28?days of in vitro culture, the distribution and osteogenic differentiation of Ad-MSCs cultured in the scaffold were evaluated by scanning electron microscopy, histology, immunohistochemistry, alkaline phosphatase (ALP) activity assay, and calcium colorimetric assay. Ad-MSCs showed more homogeneous distribution and osteogenic differentiation in the scaffold with collagen I gel than without collagen I gel. ALP activity and extracellular matrix mineralization in the construct with type I collagen were significantly higher than in the construct without type I collagen (p?<?0.05). In conclusion, the combination of collagen I gel and the serum-derived albumin scaffold enhanced osteogenic differentiation and homogenous distribution of Ad-MSCs.     

脂肪源干细胞与聚丙烯网片的生物相容性研究

目的观察脂肪源干细胞(ADSCs)与聚丙烯网片的生物相容性。方法制备兔ADSCs悬液。取聚丙烯网片浸提液培养ADSCs。用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞活力,评价支架细胞毒性。ADSCs传代扩增后,接种到聚丙烯网片支架上,体外培养1周。用扫描电子显微镜观察细胞在支架上黏附生长及增殖。结果 ADSCs在聚丙烯网片浸提液中可保持较高的增殖率(RGR)(24、48、72 h实验组细胞RGR分别为97%、96%、101%,平均RGR为103.5%),与对照组比较,差异无统计学意义(χ2=17.45,P0.05),聚丙烯网片浸提液无细胞毒性。脂肪干细胞种植于两种支架材料后生长速度快,扫描电子显微镜观察可见脂肪干细胞呈球型,并伸展形成伪足,贴附于支架材料,细胞间相互连接成团。结论聚丙烯网片支架与ADSCs具有良好的生物相容性,无细胞毒性,可作为脂肪组织工程较理想的生物支架材料。     

脂肪干细胞与Bio-oss支架构建组织工程骨治疗种植体周围骨缺损

背景：目前治疗种植体周围炎的方法主要有手术治疗、激光治疗、超声洁治加局部用药单独或联合治疗等,但并未完全达到理想的治疗效果。 目的：探讨由骨形态发生蛋白修饰的脂肪干细胞与Bio-oss支架构建组织工程骨治疗种植体周围炎性骨缺损的可行性。 方法：应用计算机检索1988年1月至2011年12月Pubmed数据库相关文章,检索词为“adipose-derived stem cells、tissue engineering”,并限定文章语言种类为英文。同时计算机检索2005年1月至2011年12月CNKI数据库相关文章,检索词为“脂肪干细胞、种植体周围炎”,并限定文章语言种类为中文。共检索到文献56篇。 结果与结论：利用组织工程原理与方法再生组织的特点和优势,将脂肪干细胞作为理想的种子细胞,骨形态发生蛋白2作为理想的细胞因子与Bio-oss生物材料混合,构成三维环境,Bio-oss晶体内广泛交织的空隙结构,有利于脂肪干细胞的迁移。骨形态发生蛋白2与脂肪干细胞复合,促进控制其分化向骨形成中心募集,并分化为骨系细胞,通过钙盐沉积形成新骨,达到治疗种植体周围骨缺损的目的。     

脂肪干细胞在骨组织工程中的研究进展

各种原因导致的骨损伤甚至骨缺损会给患者带来较大的经济及社会负担,而骨组织工程研究能为治疗骨损伤提供新的方向。脂肪干细胞因其来源广泛、易于获取等特性在骨组织工程中发挥着重要作用,且脂肪干细胞在生长因子、机械刺激、各种信号通路的适宜刺激下能进行自我增殖并成骨分化,形成骨组织以治疗骨损伤及骨缺损,改善骨损伤带来的一系列症状。     

膨体聚四氟乙烯与人脂肪干细胞的体外生物相容性

背景：膨体聚四氟乙烯多孔高分子聚合材料是临床常用的植入假体,具有良好的生物相容性,不易变形、变质,不产生炎症吸收反应,可允许细胞游走和组织向内生长。 目的：观察人脂肪干细胞与膨体聚四氟乙烯材料的生物相容性。 方法：将第4代人脂肪干细胞与膨体聚四氟乙烯体外复合培养,采用倒置相差显微镜观察细胞在支架上黏附、生长及增殖情况,计算细胞黏附率,MTT比色法检测细胞增殖率。 结果与结论：刚接种的细胞呈圆形透亮,在支架材料表面分布均匀,细胞活性佳,3 h后大量细胞贴壁,24 h后可见少量呈短梭形的脂肪干细胞贴壁,3 d首次换液,细胞清晰可见,低密度生长时呈短梭形或多角形,分布均匀,种植7 d后细胞数量明显增加,极少细胞从支架上掉落,细胞黏附率平均达95.7%,并且细胞仍保持正常的分裂增殖速度。说明膨体聚四氟乙烯材料具有良好的细胞相容性,可作为脂肪组织工程的种子。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

Bone tissue engineering using human adipose-derived stem cells and honeycomb collagen scaffold

Human adipose-derived stem cells (ASCs) have the capacity to regenerate and the potential to differentiate into multiple lineages of mesenchymal cells. The aim of this study was to investigate the possibility of using honeycomb collagen scaffold to culture ASCs in bone tissue engineering. The osteogenic capacity of ASCs in vitro, was confirmed by histology and measuring the expression of cbfa-1. After that, ASCs were cultured for up to 14 days in the honeycomb scaffold to allow a high density, three-dimensional culture. Scanning electron microscopy data showed that the scaffold was filled with the grown ASCs, and calcification, stained black with von Kossa, was confirmed. Furthermore, The ASC-loaded honeycomb collagen scaffolds cultured for 14 days were subcutaneously transplanted into nude mice, and excised after 8 weeks. Bone formation in vivo was examined using HE stain, von Kossa stain, and osteocalcin immunostain. Those histological views showed significant positive stains in the samples of osteogenic medium in the three types of stain. These results suggest that this carrier is a suitable scaffold for ASCs and will be useful as a three-dimensional bone tissue engineering scaffold in vitro and in vivo.     

脂肪干细胞三维生长骨组织工程复合体的构建

背景：组织工程支架是模仿细胞赖以生长代谢的细胞外基质而构建的支架和环境,其选择、制备以及种子细胞的选择是骨组织工程领域中的一项十分重要的课题。 目的：利用几丁质凝胶/异种骨构建脂肪干细胞三维生长环境,并对其相容性进行研究。 方法：从出生8 d新西兰大白兔腹股沟获取脂肪组织,提取脂肪干细胞。脂肪干细胞经过体外成骨诱导分化后,种植于几丁质凝胶/异种骨,构建新型骨组织工程复合体,并将其设为细胞/几丁质凝胶/异种骨组;将脂肪干细胞直接种植于异种骨,构成脂肪干细胞/异种骨复合体作为细胞/异种骨组,单独异种骨为空白组。体外诱导2周后进行电镜扫描,观察细胞与支架的复合情况。 结果与结论：镜扫描观察显示几丁质凝胶充分渗透于支架的空隙内,形成一个细胞的三维生长环境,使原本只能在材料上贴壁生长的脂肪干细胞能够在三维的环境中生长,为细胞外基质的再生提供足够的空间。几丁质凝胶/异种骨悬浮诱导后的脂肪干细胞,承载了更多的细胞,减少了细胞在载体中的流失,是一种较好的骨组织工程载体。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

骨髓和脂肪来源间充质干细胞的免疫调节作用

背景：脂肪来源的间充质干细胞是否具有和骨髓来源间充质干细胞类似的免疫调节作用? 目的：观察骨髓来源和脂肪来源间充质干细胞的免疫学特征。 方法：分离骨髓和脂肪来源的间充质干细胞,分别检测它们对T细胞周期、活化、抑制和增殖的作用情况。 结果与结论：骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞同样具有抑制T细胞增殖的能力,在有丝分裂原刺激和混合淋巴细胞反应的T细胞增殖中这种作用都是具有剂量依赖性的,在1︰2时有极强的抑制作用,但是在1︰100时这种作用基本消失,在共培养时骨髓来源和脂肪来源的间充质干细胞都可以使更多的T细胞被抑制在G0/G1期,同时也可以抑制T细胞的早期活化,但是上述作用脂肪来源的间充质干细胞均较骨髓来源间充质干细胞弱,且脂肪来源的间充质干细胞并不具有抑制T细胞凋亡的作用。     

脂肪干细胞外泌体可促进大鼠海绵体神经再生

背景:海绵体神经是调控阴茎勃起的重要神经,在盆腔手术或外伤中容易受到损伤,导致阴茎勃起功能障碍。干细胞来源外泌体对于受损海绵体神经再生的直接影响目前尚无研究报道。目的:观察脂肪干细胞外泌体对海绵体神经再生的影响。方法:体外构建大鼠盆大神经节三维培养模型,培养24 h后实验组换成含有青霉素-链霉素和脂肪干细胞来源外泌体的RPMI-1640培养基,外泌体浓度为1015 L-1,对照组仍使用含有青霉素-链霉素的RPMI-1640培养基。干预开始后第2,5,9天观察两组海绵体神经断端再生情况,并测量轴突生长长度,用以评价海绵体神经再生能力。结果与结论:①从大鼠肾周脂肪组织获得的原代脂肪干细胞贴壁生长,形态稳定,能够诱导分化为脂肪、骨和软骨;②提取自第3代脂肪干细胞的外泌体呈大小均一的囊泡结构,直径集中在85 nm附近;③三维培养体系中的海绵体神经自身具有一定的再生能力,外泌体干预后2,5,9 d实验组海绵体神经再生情况均优于对照组,轴突再生长度明显大于对照组;④结果表明,脂肪干细胞来源外泌体直接作用于海绵体神经,对其再生具有显著的促进作用。     

Nonintegrating knockdown and customized scaffold design enhances human adipose-derived stem cells in skeletal repair

An urgent need exists in clinical medicine for suitable alternatives to available techniques for bone tissue repair. Human adipose-derived stem cells (hASCs) represent a readily available, autogenous cell source with well-documented in vivo osteogenic potential. In this article, we manipulated Noggin expression levels in hASCs using lentiviral and nonintegrating minicircle short hairpin ribonucleic acid (shRNA) methodologies in vitro and in vivo to enhance hASC osteogenesis. Human ASCs with Noggin knockdown showed significantly increased bone morphogenetic protein (BMP) signaling and osteogenic differentiation both in vitro and in vivo, and when placed onto a BMP-releasing scaffold embedded with lentiviral Noggin shRNA particles, hASCs more rapidly healed mouse calvarial defects. This study therefore suggests that genetic targeting of hASCs combined with custom scaffold design can optimize hASCs for skeletal regenerative medicine.     

生长分化因子5诱导脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原支架成软骨细胞的分化

背景：前期实验中发现生长分化因子5可以诱导脂肪干细胞向软骨细胞分化,但在复合Ⅰ型胶原支架的体外培养条件下其向软骨细胞分化的能力尚未见研究报道。 目的：探讨生长分化因子5诱导脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原支架向软骨细胞分化的能力。 方法：从兔脂肪组织中分离培养脂肪干细胞,使用倒置相差显微镜观察细胞形态,使用免疫荧光对其表型进行鉴定。在复合Ⅰ型胶原支架条件下,加入外源性生长分化因子5对脂肪干细胞向软骨细胞进行诱导,在诱导14 d时,采用苏木精-伊红染色和扫描电镜对诱导的细胞进行形态学观察。在诱导7,14和21 d时,采用反转录PCR方法检测诱导的细胞的Ⅱ型胶原和蛋白多糖mRNA表达情况。 结果与结论：原代脂肪干细胞贴壁生长,呈梭形、多角形分布,细胞表面抗原CD44、CD49d 阳性,CD106 阴性。生长分化因子5诱导的脂肪干细胞与Ⅰ型胶原支架黏附良好,增殖能力旺盛,细胞表面存在着大量的细胞外基质分泌,Ⅱ型胶原和蛋白聚糖mRNA表达水平明显增加。说明生长分化因子5能够成功诱导复合Ⅰ型胶原支架的脂肪干细胞成软骨细胞分化。     

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。     

脂肪干细胞在人工骨支架诱导下的成骨效应

背景：种子细胞的来源不足是限制组织重建及再生医学发展的重要因素。目的：探索脂肪干细胞与不同种类人工骨混合后的诱导成骨效果。方法：从接受美容手术的女性志愿者腹部皮下抽取液状脂肪,分离脂肪干细胞。取第4代人脂肪间充质干细胞分为单纯成骨诱导液组、成骨诱导液+羟基磷灰石组、成骨诱导液+可吸收骨材料组、成骨诱导液+重组异种骨组。后3组分别加入羟基磷灰石生物陶瓷、可吸收骨材料和重组异种骨,且每组依据干预物浓度的差异分为3,10,20 g/L 3个亚组,每3 d换液1次．共进行12 d的诱导。结果与结论：成骨诱导液+羟基磷灰石组的洗脱液钙浓度显著高于单纯成骨诱导液组(P < 0.05);低浓度条件下成骨诱导液+可吸收骨材料组洗脱液钙浓度明显高于单纯成骨诱导液组(P < 0.05),但高浓度成骨诱导液+可吸收骨材料组洗脱液钙浓度与单纯成骨诱导液组差异无显著性意义(P > 0.05);成骨诱导液+重组异种骨组洗脱液钙浓度显著低于单纯成骨诱导液组(P < 0.05)。表明不同类型人工骨支架可以影响脂肪干细胞诱导成骨效果,其中以羟基磷灰石为支架可以获得较好的诱导成骨效果。  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     

The enhanced performance of bone allografts using osteogenic-differentiated adipose-derived mesenchymal stem cells

Adipose tissue was only recently considered as a potential source of mesenchymal stem cells (MSCs) for bone tissue engineering. To improve the osteogenicity of acellular bone allografts, adipose MSCs (AMSCs) and bone marrow MSCs (BM-MSCs) at nondifferentiated and osteogenic-differentiated stages were investigated in vitro and in vivo. In vitro experiments demonstrated a superiority of AMSCs for proliferation (6.1±2.3 days vs. 9.0±1.9 days between each passage for BM-MSCs, respectively, P<0.001). A significantly higher T-cell depletion (revealed by mixed lymphocyte reaction, [MLR]) was found for AMSCs (vs. BM-MSCs) at both non- and differentiated stages. Although nondifferentiated AMSCs secreted a higher amount of vascular endothelial growth factor [VEGF] in vitro (between 24 and 72 h of incubation at 0.1-21% O(2)) than BM-MSCs (P<0.001), the osteogenic differentiation induced a significantly higher VEGF release by BM-MSCs at each condition (P<0.001). After implantation in the paraspinal muscles of nude rats, a significantly higher angiogenesis (histomorphometry for vessel development (P<0.005) and VEGF expression (P<0.001)) and osteogenesis (as revealed by osteocalcin expression (P<0.001) and micro-CT imagery for newly formed bone tissue (P<0.05)) were found for osteogenic-differentiated AMSCs in comparison to BM-MSCs after 30 days of implantation. Osteogenic-differentiated AMSCs are the best candidate to improve the angio-/osteogenicity of decellularized bone allografts.     

多孔丝素复合脂肪间充质干细胞支架修复兔尿道缺损能促进血管的形成

背景：应用脂肪间充质干细胞复合丝素支架修复尿道缺损,国内外尚无公开报道。 目的：观察脂肪间充质干细胞复合多孔丝素支架在修复兔尿道缺损中促进血管形成的作用。 方法：取兔附睾处脂肪垫组织,分离培养脂肪间充质干细胞。将大白兔按随机数字表法设尿道缺损对照组、多孔丝素膜修复组、脂肪间充质干细胞复合多孔丝素膜修复组。 结果与结论：第3代脂肪间充质干细胞CD44、Vimentin均呈阳性表达。造模后2,4,6周苏木精-伊红染色结果显示,脂肪间充质干细胞复合多孔丝素膜组和多孔丝素膜组较尿道缺损对照组、脂肪间充质干细胞复合多孔丝素膜组较多孔丝素膜组血管形成多。造模后4周,应用FⅧ-RAg免疫组织化学染色法计数微血管密度,脂肪间充质干细胞复合多孔丝素膜组和多孔丝素膜组高于尿道缺损对照组(P < 0.05),脂肪间充质干细胞复合多孔丝素膜组高于多孔丝素膜组(P < 0.05)。提示脂肪间充质干细胞型丝素支架在尿道缺损的修复中能显著促进血管的形成、生长。     

同种异体脂肪干细胞复合纳米级胶原基骨材料修复尺骨缺损

背景：随着医学模式的不断发展进步,人们对于骨缺损的治疗以及后期康复水平提出了更高的要求,这就使得以干细胞培养为基础的骨组织工程技术成为骨缺损治疗中较为重要的组成部分。 目的：探讨同种异体脂肪干细胞复合纳米级胶原基骨材料修复兔尺骨缺损的可行性。 方法：选取成年雌性新西兰兔70只作为研究对象,其中10只用于脂肪间充质干细胞的分离培养,60只采取随机数字表法分为单纯支架组、支架材料结合自体骨组、支架材料结合异体脂肪干细胞组,每组20只,均行尺骨中段部分切除,构建12 mm的骨缺损,然后植入相应的材料。植入材料6,9,12周测量骨密度,植入材料14周后观察3组坚固融合、非坚固融合、假关节形成比例。 结果与结论：支架材料结合异体脂肪干细胞组坚固融合比例显著高于单纯支架组、支架材料结合自体骨组,非坚固融合及假关节比例显著低于单纯支架组、支架材料加自体骨组(P < 0.05)。单纯支架组坚固融合比例显著低于支架材料结合自体骨组,非坚固融合及假关节比例显著高于支架材料结合自体骨组(P < 0.05)。支架材料结合异体脂肪干细胞组植入材料后第6,9,12周骨密度明显高于单纯支架组、支架材料结合自体骨组(P < 0.05)。单纯支架组骨密度明显低于支架材料结合自体骨组(P < 0.05)。结果表明同种异体脂肪干细胞复合纳米级胶原基骨材料修复尺骨缺损效果确切,骨密度较高。 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     

脂肪干细胞诱导分化的现状及前景

背景：脂肪干细胞是由中胚层发育而来的多能干细胞,在特殊的生长因子和环境等诱导培养条件下,可以向不同的谱系分化。 目的：详细阐述脂肪干细胞诱导分化的条件及鉴定方法。 方法：应用计算机检索万方数据库及PubMed数据库2005至2014年10年间的文献,中文检索词为“脂肪干细胞,诱导,分化”;英文检索词为“adipose derived stem cells,differentiation”。依据纳入排除标准选择37篇文献进行归纳总结。 结果与结论：脂肪干细胞在抗坏血酸、胰岛素、地塞米松、转化生长因子β作用下可向软骨细胞分化;成脂诱导液的配方包括3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(IBMX)、胰岛素、地塞米松、吲哚美辛;成骨分化常用的诱导剂包含地塞米松或维生素D3、抗坏血酸,β-甘油磷酸钠;碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子及维生素B27可联合应用诱导脂肪干细胞成神经分化;向心肌细胞分化普遍应用的诱导因子是5-氮杂胞苷;血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子共同作用可以诱导脂肪干细胞向血管内皮细胞分化。随着分子生物学和细胞生物学的迅速发展,脂肪干细胞的分化研究也会更加深入,在目前对脂肪干细胞诱导分化现象观察的基础上,应加强对其内在的分子机制及调控脂肪干细胞可塑性的基因和蛋白的研究。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：     

大鼠脂肪源干细胞中骨形态发生蛋白信号通路相关分子的表达

目的:探讨大鼠脂肪源干细胞(ADSCs)成骨和成脂肪分化能力及骨形态发生蛋白(BMP)信号通路相关分子的表达.方法:切取Wistar雌性大鼠腹股沟脂肪垫,用酶消化法培养ADSCs.将第4代ADSCs经成骨和成脂肪诱导分化培养后,进行相应的茜素红和油红O染色,以鉴定ADSCs的分化潜能.同时取培养的第4代ADSCs进行流...