干细胞应力学效应机制的研究与进展

背景:近年来多种细胞信号转导的分子基础与相关功能调控机制的研究已取得重要进展,但干细胞的生物学行为相对复杂,其增殖分化的相关信号转导途径和机制尚未明确.目的:复习相关文献,就干细胞力学影响下相关信号通路的研究现状与应用前景进行综述.方法:应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中2005/2010关于"干细胞应力学效应机制"的文章,以"干细胞,信号转导"或"干细胞,应力"为检索词进行检索.选择文章内容与干细胞信号转导通路相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章.初检得到中英文共179篇文献,根据纳入标准选择33篇文章进行综述.结果与结论:调节干细胞应力下增殖与分化的多条信号通路,包括F-actin、Ca2+、MAPK、Wnt、Notch等,在干细胞的增殖分化中发挥着重要调控作用.应力作用下细胞内力学信号转导和基因表达调控的确切机制将是今后干细胞研究领域的重要内容.     

干细胞应力学效应机制的研究与进展

背景：近年来多种细胞信号转导的分子基础与相关功能调控机制的研究已取得重要进展,但干细胞的生物学行为相对复杂,其增殖分化的相关信号转导途径和机制尚未明确。目的：复习相关文献,就干细胞力学影响下相关信号通路的研究现状与应用前景进行综述。方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中2005/2010关于＂干细胞应力学效应机制＂的文章,以＂干细胞,信号转导＂或＂干细胞,应力＂为检索词进行检索。选择文章内容与干细胞信号转导通路相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。初检得到中英文共179篇文献,根据纳入标准选择33篇文章进行综述。结果与结论：调节干细胞应力下增殖与分化的多条信号通路,包括F-actin、Ca2＋、MAPK、Wnt、Notch等,在干细胞的增殖分化中发挥着重要调控作用。应力作用下细胞内力学信号转导和基因表达调控的确切机制将是今后干细胞研究领域的重要内容。     

骨形态发生蛋白12对肌腱和韧带损伤的修复作用

目的:骨形态发生蛋白12属于转化生长因子β超家族成员,能诱导间充质干细胞定向分化为成腱细胞。重组人骨形态发生蛋白12不但能使腱纤维原细胞的增殖,还能使Ⅰ型和Ⅲ型原胶原高表达,有助于肌腱的修复和愈合。回顾骨形态发生蛋白12的发展及其研究成果,并对其综述。资料来源:应用计算机检索NCBIEntrezPubmed和CNKI1965-01/2004-12骨形态发生蛋白12的相关文献,检索词:骨形态发生蛋白12(bonemorphogeneticprotein-12),损伤(repairing)。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①有关骨形态发生蛋白12生物学效应。②有关骨形态发生蛋白12与其家族成员比较研究。排除标准:重复研究。资料提炼:共收集42篇相关文献,排除重复或类似的同一研究,28篇符合研究要求。资料综合:①骨形态发生蛋白12的生物学作用:能诱导间充质干细胞定向分化为成腱细胞。重组人骨形态发生蛋白12不但能使腱纤维原细胞的增殖,还能使Ⅰ型和Ⅲ型原胶原高表达,有助于肌腱的修复和愈合。②与其家族其他成员比较:骨形态发生蛋白12和骨形态发生蛋白-2的信号转导途径不同;虽然骨形态发生蛋白13具有近似骨形态发生蛋白12的作用,能促进成腱细胞的增殖和Ⅰ型原胶原的基因表达,但对Ⅲ型原胶原的基因表达作用不显著。结论:成功克隆骨形态发生蛋白12基因,将其用于腱损伤的修复,具有重要临床应用价值,但目前对于骨形态发生蛋白12诱导骨髓间充质干细胞定向分化为腱细胞的机制尚未阐明,还有待进一步的研究。     

心肌微环境诱导骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化

背景:骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF 及 Hedgehog 等信号通路是否参与诱导骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化还不清楚. 目的:探讨心肌微环境中,不同刺激因素诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞及其分化的机制. 方法:利用 Transwel 培养装置建立心肌微环境,骨髓间充质干细胞在此环境中培养并加入 Wnt11、骨形态发生蛋白抑制剂诱导其向心肌细胞分化;应用 RT-PCR、Western blot 方法检测骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF 和 Hedgehog 信号通路关键信号分子的表达.同时检测心肌特异性转录因子(Nkx2.5、GATA4、Mef2c)和成熟心肌细胞特异性基因(cTnI、ANP、α-MHC、β-MHC)的表达. 结果与结论:骨髓间充质干细胞经过与大鼠心肌细胞共培养诱导后,Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、Hedgehog 信号通路关键信号分子的表达较未诱导的阴性对照组明显升高(P <0.01).在骨髓间充质干细胞与大鼠心肌细胞共培养体系中加入骨形态发生蛋白信号通路的抑制剂Noggin,心肌特异性转录因子或结构蛋白的表达明显降低(P <0.01).提示心肌细胞构成的微环境可以诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞;Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、FGF、Hedgehog 信号通路共同参与了诱导分化过程.     

心肌微环境诱导骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化(英文)

背景:骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF及Hedgehog等信号通路是否参与诱导骨髓间充质干细胞向心肌细胞的分化还不清楚。目的:探讨心肌微环境中,不同刺激因素诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞及其分化的机制。方法:利用Transwell培养装置建立心肌微环境,骨髓间充质干细胞在此环境中培养并加入Wnt11、骨形态发生蛋白抑制剂诱导其向心肌细胞分化;应用RT-PCR、Western blot方法检测骨形态发生蛋白、Wnt、Notch、FGF和Hedgehog信号通路关键信号分子的表达。同时检测心肌特异性转录因子(Nkx2.5、GATA4、Mef2c)和成熟心肌细胞特异性基因(cTnI、ANP、α-MHC、β-MHC)的表达。结果与结论:骨髓间充质干细胞经过与大鼠心肌细胞共培养诱导后,Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、Hedgehog信号通路关键信号分子的表达较未诱导的阴性对照组明显升高(P<0.01)。在骨髓间充质干细胞与大鼠心肌细胞共培养体系中加入骨形态发生蛋白信号通路的抑制剂Noggin,心肌特异性转录因子或结构蛋白的表达明显降低(P<0.01)。提示心肌细胞构成的微环境可以诱导骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞;Wnt、骨形态发生蛋白、Notch、FGF、Hedgehog信号通路共同参与了诱导分化过程。     

骨祖细胞的特征及其相关影响因素

学术背景:寻找能重建再造骨缺损的种子细胞,获得稳定可靠的细胞来源是组织工程化骨构建的重要先决条件.组织工程化骨已成为最有希望进入临床应用的组织工程成果之一.目前骨组织工程的研究集中于成骨细胞范畴,而对可以增殖、分化为成骨细胞并最终成骨的骨祖细胞的研究相对较少.目的:本文就骨祖细胞的特征及其相关影响因素进行综述,以便了解骨祖细胞在骨组织工程学领域的应用前景和研究价值.检索策略:由本文作者应用计算机检索PubMed1996-01/2007-06期间的相关文章,检索词为"osteoprogenitor cells,bone tissue engineering,bone formation",同时检索维普数据库2000-01/2007-06期间的相关文章,检索词为"骨祖细胞,骨组织工程,骨形成".对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文.纳入标准:文章所述内容与骨祖细胞特性及其相关影响因素有关.排除标准:内容陈旧或重复文献.文献评价:共收集到66篇关于骨祖细胞特征及其相关影响因素的文献, 纳入30篇.1 篇为综述,其余29篇为临床或基础研究.资料综合:①骨祖细胞的特征:骨祖细胞具有阶段性的分化特征,第一代是增殖能力最强的骨祖细胞;随着年龄的增长,骨祖细胞的增殖能力逐渐减弱,但数目无明显减少.②传统观念认为骨形成过程主要是由内分泌系统及局部因子等调控.然而,越来越多的证据表明,骨组织内的一些神经细胞因子、富含脯氨酸的酪氨酸激酶2、骨形态发生蛋白2、内皮细胞等均可加强骨祖细胞的成骨能力.结论:骨祖细胞具有阶段性分化和增龄性变化的生物学特性,其增殖分化受多种因素影响,但具体机制尚不明确.     

表皮干细胞增殖分化的调控机制

表皮干细胞是皮肤组织的特异性干细胞，具有自我更新和强大的增殖潜能，被认为是皮肤组织工程理想的种子细胞。表皮干细胞增殖与分化调控确切机制目前尚不清楚。现有研究主要集中在MAPK、Wnt、Notch、骨形态发生蛋白等信号转导通路上，通过信号转导通路的激活，引起与细胞增殖分化相关基因的表达，以调控表皮干细胞的增殖分化。近来有研究显示端粒酶活性的丧失及其增殖相关基因表达的改变可能是造成表皮干细胞体外复制和扩增受限的主要原因。表皮干细胞的研究已引起越来越多研究者的关注，目前已广泛应用于组织修复的实验及临床研究，展现出良好的应用前景。     

骨形态发生蛋白12对肌腱和韧带损伤的修复作用

目的：骨形态发生蛋白12属于转化生长因子β超家族成员，能诱导间充质干细胞定向分化为成腱细胞。重组人骨形态发生蛋白12不但能使腱纤维原细胞的增殖，还能使Ⅰ型和Ⅲ型原胶原高表达，有助于肌腱的修复和愈合。回顾骨形态发生蛋白12的发展及其研究成果，并对其综述。资料来源：应用计算机检索NCBI Entrez Pubmed和CNKI 1965-01／2004-12骨形态发生蛋白12的相关献，检索词：骨形态发生蛋白12（bonemorphogenetic protein-12）。损伤（repairing）。资料选择：对资料进行初审，纳入标准：①有关骨形态发生蛋白12生物学效应。②有关骨形态发生蛋白12与其家族成员比较研究。排除标准：重复研究。资料提炼：共收集42篇相关献，排除重复或类似的同一研究，28篇符合研究要求。资料综合：①骨形态发生蛋白12的生物学作用：能诱导间充质干细胞定向分化为成腱细胞。重组人骨形态发生蛋白12不但能使腱纤维原细胞的增殖，还能使Ⅰ型和Ⅲ型原胶原高表达，有助于肌腱的修复和愈合。②与其家族其他成员比较：骨形态发生蛋白12和骨形态发生蛋白-2的信号转导途径不同；虽然骨形态发生蛋白13具有近似骨形态发生蛋白12的作用，能促进成腱细胞的增殖和Ⅰ型原胶原的基因表达，但对Ⅲ型原胶原的基因表达作用不显。结论：成功克隆骨形态发生蛋白12基因，将其用于腱损伤的修复，具有重要临床应用价值，但目前对于骨形态发生蛋白12诱导骨髓间充质干细胞定向分化为腱细胞的机制尚未阐明，还有待进一步的研究。     

新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞生物学行为的影响

背景:国内外对骨形态发生蛋白7的研究倾向于其在组织工程方面的应用,但是骨形态发生蛋白7除具有很强的骨诱导活性之外,还影响动物生殖系统的生长发育及生理功能,如何在充分发挥其骨诱导活性的同时,避免其他生物学作用,是骨组织工程领域面临的一个难题.目的:观察人工合成的新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞增殖、成骨分化及矿化等生物学行为影响.方法:分离培养大鼠骨髓基质干细胞并用流式细胞仪进行鉴定.将传至第3代的骨髓基质干细胞分为实验组和对照组,实验组在培养基加入终质量浓度为100 mg/L的骨形态发生蛋白7多肽,对照组不加多肽.分别在培养的2,4,6,8,10 d对各组细胞进行MTT检测,评价其增殖情况;培养7,14 d后,通过检测细胞内钙含量和碱性磷酸酶活性评价其成骨分化情况,并进行钙黄绿素染色观察其矿化情况.结果与结论:原代培养大鼠骨髓基质干细胞生长良好,其纯度达到91.5%.细胞增殖实验显示骨髓基质干细胞在实验组和对照组中均增殖良好,差异无显著性意义(P＞0.05);诱导培养7 d和14 d后,实验组碱性磷酸酶活性及钙含量显著高于对照组(P＜0.05),实验组细胞矿化明显强于对照组.实验结果表明新型骨形态发生蛋白7多肽对骨髓基质干细胞增殖没有显著影响,但可以促进其向成骨方向分化及矿化.     

碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2诱导分化兔骨髓间充质干细胞

背景:骨髓间充质干细胞依赖特定的生长和分化因子能分化为骨、软骨、脂肪等不同组织。人重组骨形态发生蛋白2有明显的骨诱导作用,能诱导未分化的骨髓间充质干细胞不可逆地形成骨与软骨,并最终导致新骨生成;碱性成纤维生长因子亦参与调控骨髓间充质干细胞的软骨与骨的分化。目的:观察碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响,以便寻求合适的骨形成诱导方法以代替常规的成骨培养体系。设计:随机对照实验。单位:解放军第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所。材料:培养的兔骨髓间充质干细胞。方法:实验于2004-06/12在第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所暨全军骨科中心完成。①体外培养的兔骨髓间充质干细胞分别经3种不同的生长因子(100μg/L人重组骨形态发生蛋白2,100μg/L碱性成纤维生长因子,100μg/L人重组骨形态发生蛋白2加100μg/L碱性成纤维生长因子)和成骨培养体系处理。②其增殖和分化通过四甲基偶氮唑盐比色法,碱性磷酸酶、骨钙素检测和钙结节VonKossa染色观察。主要观察指标:通过检测增殖率和碱性磷酸酶活性比较不同生长因子对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。结果:①人重组骨形态发生蛋白2能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化,特别是其分化。②碱性成纤维生长因子能刺激兔骨髓间充质干细胞的增殖,与对照组相比,细胞增值率提高近100%;虽然对兔骨髓间充质干细胞分化无明显影响,但其能促进人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞分化。结论:碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2是兔骨髓间充质干细胞有效的分化因子,两者在体外都能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化。碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2能协同作用加速骨诱导及骨形成,可以用作分化骨组织工程中的种子细胞。