α2-巨球蛋白减轻X射线所致人骨髓间充质干细胞成骨分化障碍

目的:初步探讨α2-巨球蛋白(α2M)对X射线导致的人骨髓间充质干细胞(h BMMSCs)成骨分化障碍的作用。方法:体外培养h BMMSCs,取第4代细胞经8 Gy X射线照射后,进行成骨诱导并以0.5和1.0 g/Lα2M分别作用于照射后的h BMMSCs。成骨诱导的第7天检测碱性磷酸酶(ALP)活性,RT-q PCR法检测Runt相关转录因子2(RUNX2)的mRNA表达;成骨诱导的第14天采用Western blot检测骨甘氨酸(OGN)的蛋白表达;成骨诱导的第21天采用茜素红染色法检测钙结节的形成情况。此外,正常培养的h BMMSCs于8 Gy X射线照射后加入α2M作用24 h,提取细胞检测超氧化物歧化酶(SOD)活力,Western blot检测含锰超氧化物歧化酶(Mn SOD)的蛋白表达。结果:h BMMSCs经8 Gy X射线照射后给予0.5和1.0 g/Lα2M处理,与未加入α2M的单独照射组比较,ALP活性、RUNX2的mRNA表达、OGN和Mn SOD的蛋白表达及SOD活力均升高,钙结节形成增多。结论:α2M可明显提高放射损伤后h BMMSCs的成骨分化能力,上调SOD活力和Mn SOD的蛋白表达水平。     

非黏附骨髓源干细胞治疗急性放射损伤

背景：目前对于辐射剂量超过8 Gy的急性放射病尚缺乏有效的治疗方案,间充质干细胞可以分泌多种造血因子、重建造血,在放射损伤救治中具有重要意义。 目的：探讨非黏附骨髓源干细胞在8.5 Gy X射线照射所致急性骨髓型放射损伤救治中的作用及作用机制。 方法：取胎儿四肢长骨的非黏附骨髓源干细胞,分析其麦面抗原,细胞周期,成骨和成脂分化潜能,以及血管内皮生长因子及Annexin A2表达。BALB/C小鼠受8.5 Gy一次性全身均匀X射线照射后随机分成骨髓源干细胞组和对照组,骨髓源干细胞组小鼠在X射线照射2 h内经尾静脉输注含3×106 CFDA-SE标记的人非黏附骨髓源干细胞的细胞悬液0.3 mL,对照组小鼠在X射线照射2 h内输注0.3 mL生理盐水。观察骨髓源干细胞的分布情况、小鼠的存活率、白细胞变化、骨髓病理变化及骨髓中新生血管形成情况。 结果与结论：X射线照射后移植的非黏附间充质干细胞可以向损伤部位归巢;骨髓源干细胞组小鼠存活率明显高于对照组;与对照组相比,骨髓源干细胞组小鼠外周血白细胞计数下降慢且恢复迅速,X射线照射后14 d左右达最低,30 d基本恢复至正常水平。X射线照射后21 d,骨髓源干细胞组骨髓增生活跃,骨髓腔内新生造血灶显著多于对照,血管密度亦显著高于对照组。说明人胎儿非黏附骨髓源干细胞促进急性放射损伤小鼠骨髓内新生血管形成,改善并加快受损小鼠造血功能的恢复。     

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。     

肥胖小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:骨髓间充质干细胞分化受到多种因素的影响,肥胖小鼠骨髓间充质干细胞具有更佳的成骨分化能力。目的:探究正常饮食小鼠与高脂饮食诱导的肥胖小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的差异。方法:将4-6周龄Balb/c小鼠随机分为正常饮食组和高脂饮食组,饲养20周后,通过全骨髓培养法得到骨髓间充质干细胞,成骨诱导7 d后进行碱性磷酸酶染色以及qRT-PCR检测成骨相关基因的表达,成骨诱导14 d后进行茜素红染色。高脂饲养20周后,Micro-CT分析股骨骨量的变化,小鼠股骨切片进行苏木精-伊红染色。结果与结论:(1)与正常饮食组小鼠相比,高脂饮食饲养20周后小鼠体质量显著增加;(2)与正常饮食组小鼠骨髓间充质干细胞相比,高脂饮食组小鼠骨髓间充质干细胞中碱性磷酸酶阳性表达和钙结节数目显著增加,成骨相关基因碱性磷酸酶、骨桥蛋白和RUNT相关转录因子2表达水平升高;(3)Micro-CT重建和骨形态参数量化结果显示,与正常饮食组小鼠相比,高脂饮食组小鼠骨量显著增加,其中骨密度、骨体积分数、骨面积与骨体积比值、骨小梁厚度和骨小梁数目均显著增加,而骨小梁分离度显著减小,苏木精-伊红染色显示高脂饮食组小鼠股骨内含...     

糖尿病骨质疏松症模型小鼠脂肪干细胞的成骨能力北大核心

背景:长链非编码RNA(long noncoding RNA,LncRNA)-DANCR可调节包括骨代谢的多个生物学过程。课题组基因芯片结果显示糖尿病骨质疏松小鼠脂肪组织中LncRNA-DANCR显著高表达。目的:探究LncRNA-DANCR通过Wnt/β-catenin信号通路对糖尿病骨质疏松小鼠脂肪干细胞成骨能力的影响。方法:分离培养糖尿病骨质疏松小鼠和正常对照小鼠脂肪干细胞,成骨诱导3 d后,采用qRT-PCR、Western blot检测LncRNA-DANCR、Wnt信号分子β-catenin以及成骨转录因子(RUNX2、OPN)的表达。设计LncRNA-DANCR特异性siRNA转染糖尿病骨质疏松小鼠脂肪干细胞,成骨诱导3 d后,采用qRT-PCR、Western blot和碱性磷酸酶染色检测Wnt信号分子β-catenin、成骨转录因子(RUNX2、OPN)的表达以及成骨能力改变。结果与结论:①成骨诱导3 d后,糖尿病骨质疏松小鼠脂肪干细胞的LncRNA-DANCR表达水平显著高于正常对照小鼠脂肪干细胞,Wnt信号分子β-catenin和成骨转录因子RUNX2、OPN的表达显著低于正常对照小鼠脂肪干细胞;②siRNA转染糖尿病骨质疏松小鼠脂肪干细胞成骨诱导3 d后,β-catenin以及RUNX2、OPN显著高表达,成骨能力增强;③结果表明,LncRNA-DANCR通过抑制Wnt/β-catenin信号通路降低糖尿病骨质疏松小鼠脂肪干细胞的成骨能力,沉默LncRNA-DANCR可恢复其成骨能力。     

骨髓间充质干细胞与同种异体骨复合修复犬下颌骨缺损：成骨能力检测

 背景：同种异体骨与自体骨有相似解剖外形和生物学特性,是较佳的生物支架材料。自体骨髓来源的间充质干细胞具有多分化潜能,能向成骨、成软骨细胞分化,加速骨组织及软骨组织的形成。目的：探讨同种异体骨支架复合自体骨髓间充质干细胞促进犬下颌骨半侧缺损的新骨成骨能力。方法：拔出24只比格犬左侧下颌牙,伤口愈合后2个月,人为造成犬下颌骨缺损,对照组用单纯冻干同种异体骨修复,实验组用同种异体冻干骨加自体骨髓间充质干细胞修复。术后4,12,24周对下颌骨体部进行骨密度扫描以及Micro-CT检查。结果与结论：实验组移植后12周开始,下颌骨的骨密度显著高于对照组(P < 0.05),随着时间推移,实验组和对照组骨密度均增高,但实验组增高明显高于对照组。随时间推移,实验组骨结构参数成阶梯式递增或递减,对照组虽也有递增或递减,但不明显。术后24周实验组感兴趣区骨小梁分离度大于对照组(P < 0.05),骨体积分数、骨小梁数量、骨小梁厚度小于对照组(P < 0.05)。结果表明骨髓间充质干细胞能加速同种异体骨的骨改建速度。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：     

辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖分化的影响

背景：辛伐他汀对正常大鼠骨代谢及骨髓基质干细胞增殖分化影响的报道目前不多。 目的：观察辛伐他汀体内给药对大鼠骨量和骨髓基质干细胞增殖、分化的影响,及其在此过程中Smad1,2,7 mRNA表达水平的变化。 方法：16只6周龄雌性SD大鼠按体质量随机均分成2组,对照组每天灌胃蒸馏水,实验组灌胃辛伐他汀20 mg/(kg•d),持续9周。于最后一次灌胃的第2天取左侧股骨行骨密度和骨组织形态计量学测定;取右侧股骨和胫骨骨髓基质细胞向成骨方向诱导培养,并采用CCK-8法检测定向成骨分化中的骨髓基质干细胞的增殖能力;细胞培养第16,28天检测碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比;细胞培养第21天,提取总RNA,采用Real-time RT-PCR检测Smad1,2,7的mRNA表达。 结果与结论：辛伐他汀体内给药干预9周后,大鼠骨量和骨密度无显著变化,体外培养骨髓基质干细胞所有检测基因mRNA水平、细胞增殖能力、细胞外基质矿化能力、碱性磷酸酶比活性、碱性磷酸酶染色阳性细胞比两组间差异均无显著性意义 (P > 0.05)。结果显示20 mg/(kg•d)辛伐他汀体内给药9周对大鼠骨量及骨髓基质干细胞的增殖和分化及Smad1,2,7的表达无显著作用。     

沉默Hoxa9基因可促进胫骨骨折后的成骨分化及骨折愈合

文题释义：同源盒基因：是一类控制胚胎发育和调节细胞分化的高度保守基因。同源盒A9基因位于同源盒A簇的5’端,其异常高表达与包括白血病、骨折损伤等疾病相关。 骨髓间充质干细胞：间充质干细胞是骨髓基质干细胞,是人们在哺乳动物的骨髓基质中发现的一种具有分化形成骨、软骨、脂肪、神经及成肌细胞的多种分化潜能的细胞亚群。 背景：研究表明,Hoxa10基因受到miRNA的调节后与成骨分化存在一定的关联性,但有关Hoxa9在成骨分化和胫骨骨折愈合中的表达和功能尚未见报道。 目的：初步探讨Hoxa9对体外骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及其体内模型的骨折损伤的治疗作用。方法：①体外实验：在成骨诱导培养基中培养小鼠骨髓间充质干细胞,分别进行Hoxa9基因被shHoxa9沉默或被MSCV-Hoxa9过表达处理;②体内实验：构建胫骨骨折模型大鼠,分别用Hoxa9和shHoxa9干预。结果与结论：①体外实验qRT-PCR及Western blot检测显示,Hoxa9的过表达能够明显抑制骨髓间充质干细胞的成骨分化(P < 0.05),细胞中成骨相关基因标记骨钙素、骨桥蛋白、Runx2和胶原蛋白Ⅰ的mRNA及蛋白均下调(P < 0.05),细胞中钙化结节的数量、成骨分化能力及碱性磷酸酶活性显著降低(P < 0.05),而沉默Hoxa9的表达可逆转上述现象;②体内实验组织学染色结果表明,经Hoxa9干预的大鼠组织中骨性损伤明显增加,未发现组织间胶原纤维和愈合损伤组织内的软骨,shHoxa9干预大鼠显示骨的大小和数量明显增加,检测到组织间胶原纤维和愈合损伤组织内的软骨;③体内实验qRT-PCR及Western blot检测发现, Hoxa9干预的大鼠骨折损伤组织中成骨相关基因标记骨钙素、骨桥蛋白、Runx2和胶原蛋白Ⅰ的mRNA及蛋白均下调(P < 0.05);而shHoxa9组大鼠骨折损伤组织中成骨相关基因标记骨钙素、骨桥蛋白、Runx2和胶原蛋白Ⅰ的mRNA及蛋白均上调(P < 0.05);④上述数据说明,沉默Hoxa9基因可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,进而促进骨折愈合。 ORCID: 0000-0002-1150-6184(张超) 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     

脂肪干细胞与小肠黏膜下层构建仿生骨膜的体内成骨☆

背景：脂肪干细胞与小肠黏膜下层两者具有良好的组织相容性,但将二者复合构建仿生骨膜修复骨缺损的效果如何尚需进一步验证。 目的：探讨以小肠黏膜下层为支架材料复合成骨诱导的脂肪干细胞构建仿生骨膜,体内成骨的可行性。 方法：取兔腹股沟区的脂肪分离培养脂肪干细胞经成骨诱导后,与猪小肠黏膜下层复合体外培养3周,构建仿生骨膜。将仿生骨膜埋置于裸鼠皮下,并以小肠黏膜下层复合未成骨诱导的脂肪干细胞的复合材料置于裸鼠皮下做对照。 结果与结论：兔脂肪干细胞经成骨诱导后与小肠黏膜下层体外复合培养,见两者黏附良好,细胞分泌大量的细胞外基质。植入4,8,12周组织学和透射电镜观察见有大量骨组织形成,未成骨诱导材料复合物组内无成骨细胞。仿生骨膜植入体内8周免疫组织化学测试骨钙蛋白、骨桥蛋白呈阳性反应。提示仿生骨膜植入裸鼠体内后可形成具有良好血运的新生骨组织。     

富血小板血浆促进脂肪间充质干细胞的体内外成骨

背景：添加富血小板血浆可促进细胞体外成骨表型的快速转化,从而有效成骨。 目的：观察富血小板血浆对脂肪间充质干细胞体内和体外成骨能力的影响。 方法：第3代兔脂肪间充质干细胞进行成骨诱导培养,分为对照组和富血小板血浆组。细胞接种到钙磷陶瓷支架上后,体内外观察细胞/载体复合物的成骨情况。 结果与结论：两组细胞随着诱导时间的延长碱性磷酸酶活性增高,达到高峰值后随后逐渐下降,诱导后14 d时,富血小板血浆组即达到高峰值,对照组18 d达到高峰值。细胞/载体复合体切片Von Kossa染色显示两组载体的孔隙内衬面呈多层黑染状,有大量钙盐沉积。甲苯胺蓝染色显示载体的孔隙中可见成熟的骨质存在,周边区域较中心多。体外钙盐沉积对照组多,体内成骨面积富血小板血浆组多(P < 0.05)。说明,富血小板血浆可有效诱导脂肪间充质干细胞体内和体外成骨。     

鼠骨髓基质干细胞的特性及向成骨细胞的分化

目的分离纯化成年小鼠骨髓基质干细胞并进行定向诱导。方法利用Percoll液分离成年小鼠骨髓基质干细胞,Ter119、CD45磁珠纯化细胞,培养2-3代的细胞用矿化液进行定向诱导。对诱导前后的细胞进行免疫组化染色。结果 镜下见原代细胞呈多种形态。Ter119、CD45磁珠筛选可获得纯度达57.95％以上骨髓基质干细胞。碱性磷酸酶、Von Kossa染色阳性,油红染色弱阳性,矿化液诱导2周后,可形成钙结节。结论利用Percoll液结合磁珠分离法是离体条件下获得骨髓基质干细胞的一个简便有效的方法,纯化后定向诱导可得到较纯的成骨细胞。     

人骨髓间充质干细胞的生物学特性及向神经前体细胞分化的实验研究

目的 观察体外培养的人骨髓间充质干细胞(hMSCs)的生物学特性,并探讨使其转分化为神经前体细胞(NPCs)的方法.方法以密度梯度离心和贴壁法相结合分离成人骨髓间充质干细胞,并观察细胞形态、生长、表面标记以及成骨和成软骨及成脂肪能力的情况.选用第3代细胞进行诱导,先经胚胎干细胞培养液扩增,再用加有5-氮胞苷和曲古菌素A的神经诱导液诱导,7d后,一部分样本进行Nestin、Sox2免疫荧光染色和RT-PCR检测;另一部分样本在含有B27的神经培养液中继续培养7d,然后进行NF-L的免疫荧光检测.结果分离培养的hMSCs纯度较高,CD29、CD44的阳性率均在90%以上;具有明显的成骨、成软骨和成脂肪能力;经5-氮杂胞苷和曲古菌素A作用后能向神经前体细胞分化,免疫荧光染色及RT-PCR结果显示,诱导后的细胞能特异性表达神经前体细胞标志物Nestin和Sox2;在神经培养液中继续培养后检测神经细胞标记物NF-L,可见较多阳性细胞.结论 hMSCs可在体外进行分离培养扩增,经药物修饰后具有向神经前体细胞分化的潜能.     

In vitro evaluation of a fibrin gel antibiotic delivery system containing mesenchymal stem cells and vancomycin alginate beads for treating bone infections and facilitating bone formation

Bone infection and defects are two major problems that occur in the course of treating posttraumatic open bone fractures and osteomyelitis for which local antibiotic delivery is efficacious. Further, hemostasis is an essential treatment after removal of infected bones. Herein we report a new antibiotics delivery system made of vancomycin alginate beads embedded in a fibrin gel (Vanco-AB-FG) to treat bone infections, with the addition of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMMSCs) seeded in the fibrin gel to promote bone formation. The proliferation of BMMSCs was measured under different conditions of three-dimensional (3D) gel or monolayer, with or without Vanco-AB; cells were labeled by enhanced green fluorescence protein, and their morphology and distribution were observed. The alkaline phosphatase (ALP) activity, real-time RT-PCR, and von Kossa staining were used for determining the osteogenic differentiation of BMMSCs. The concentrations of vancomycin resulting from the antibiotic delivery were determined; the antibiotic activity was evaluated by an assay with standard Staphylococcus aureus (ATCC 25923) as a biological target. The results showed that for Vanco-AB-FG, vancomycin concentrations remained above the breakpoint sensitivity for 22 days. The 3D culture within the gel and the addition of Vanco-AB affected the cell behavior. The morphology of BMMSCs within the 3D gel was different from that in monolayer. The proliferation of the cells within the 3D gel was lower than that in monolayer in early stage, but in later stage the number of BMMSCs in Vanco-AB-FG was similar to that in monolayer. The ALP activity was higher in the 3D gel, and the addition of Vanco-AB slightly increased ALP activity. The osteogenic gene expression levels of ALP, osteopontin, and alpha1 chain of collagen I were higher in the 3D gel than those in monolayer, and additional Vanco-AB could also increase their expression. The von Kossa staining showed that the deposition of mineralization was observed in both the 3D gel and monolayer cultures, but the mineralization nodule size in monolayer was bigger and the number of them in 3D gel was greater. In conclusion, this system could be an alternative treatment for bone infections and defects.     

毛囊培养上清液诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化的研究

目的探讨毛囊培养上清液诱导体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向毛囊干细胞横向分化的潜能。方法采用完全贴壁法分离培养大鼠MSCs,取第3代MSCs,用免疫细胞化学染色技术鉴定CD44和CD29。用毛囊培养上清液为条件培养液诱导MSCs,倒置相差显微镜观察细胞形态学变化,对诱导后的细胞进行角蛋白15的免疫细胞化学染色和免疫荧光细胞化学染色,逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)进一步鉴定诱导后细胞角蛋白15的表达。结果体外培养的MSCs,CD44、CD29表达阳性。经毛囊上清液诱导后,免疫细胞化学、免疫荧光细胞化学染色鉴定,部分细胞角蛋白15表达阳性;同时RT-PCR也检测到keratin 15 mRNA的表达。结论体外培养的骨髓间充质干细胞经毛囊培养上清液诱导可以分化为毛囊干细胞样的细胞。     

小鼠骨髓基质干细胞体外成骨的实验研究

目的　建立一种良好的分离和培养小鼠骨髓基质干细胞 (moasebonemarrow derivedmesenchymalstemcells ,mMSCs)的方法 ,观察小鼠骨髓基质干细胞体外成骨潜能。方法　应用贴壁选择法结合细胞克隆收集法进行mMSCs的分离纯化 ,应用细胞生长因子 (EGF和PDGF BB)刺激法进行MSCs的体外培养和传代 ,并在低糖DMEM (DMEM LG)培养液中培养。为促进mMSCs体外成骨性分化 ,传代培养到一定时期时加入成骨性添加剂和 1 0 %胎牛血清。培养第 2 0天分别用Gomori钙钴法显示碱性磷酸酶和VonKossa改良法显示钙化结节。结果　mMSCs呈克隆化增殖并贴壁生长形成形态均一的梭形细胞群。成骨性添加剂可有效作用于传代培养的mMSCs,表现为细胞之间相互连接形成结节状聚合体 ,碱性磷酸酶阳性细胞数量增多 ,VonKossa染色可见钙化结节的形成。结论　建立的mMSCs的分离、培养和成骨条件有效 ,所分离培养的mMSCs具有良好的体外成骨潜能     

骨髓间充质干细胞Notch1信号通路异常与骨髓瘤骨病

背景：多发性骨髓瘤骨病的发病机制目前尚未完全明确,骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化障碍参与其中,而Notch1信号通路在间充质干细胞的增殖分化中起重要作用。 目的：探讨Notch1信号通路在多发性骨髓瘤骨病中的作用。 方法：分离培养多发性骨髓瘤患者和正常人骨髓间充质干细胞,Real-time PCR和Western blot检测成骨诱导分化前后Notch1和成骨基因Runx2的表达,以及Von Kossa染色鉴定钙质沉积程度。在多发性骨髓瘤患者间充质干细胞成骨诱导分化过程中,加入Notch1信号通路抑制剂DAPT和安慰剂,48 h后real-time PCR和western blot鉴定Notch1信号通路下游分子Hes1和成骨指标Runx2表达,2周后Von Kossa染色鉴定钙质沉积程度。 结果与结论：成骨诱导48 h后,间充质干细胞的Notch1表达减低,但是骨髓瘤患者间充质干细胞的降低幅度小于正常对照间充质干细胞;48 h后Runx2的表达在骨髓瘤患者间充质干细胞的表达明显弱于正常对照间充质干细胞;2周后,Von Kossa染色鉴定钙质沉积程度,骨髓瘤患者间充质干细胞明显弱于正常对照间充质干细胞;48 h后Hes1表达在DAPT组明显低于安慰剂组;而Runx2的表达在DAPT组明显高于安慰剂组。2周后 DAPT组钙质沉积明显强于安慰剂组。实验说明多发性骨髓瘤患者的间充质干细胞中,Notch1信号通路失活缺陷可能抑制其向成骨细胞分化。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：     

Increased differentiation capacity of bone marrow-derived mesenchymal stem cells in aquaporin-5 deficiency

Mesenchymal stem cells (MSCs) are adult stem cells with a self-renewal and multipotent capability and express extensively in multitudinous tissues. We found that water channel aquaporin-5 (AQP5) is expressed in bone marrow-derived MSCs (BMMSCs) in the plasma membrane pattern. BMMSCs from AQP5(-/-) mice showed significantly lower plasma membrane water permeability than those from AQP5(+/+) mice. In characterizing the cultured BMMSCs from AQP5(-/-) and AQP5(+/+) mice, we found no obvious differences in morphology and proliferation between the 2 genotypes. However, the multiple differentiation capacity was significantly higher in AQP5(-/-) than AQP5(+/+) BMMSCs as revealed by representative staining by Oil Red O (adipogenesis); Alizarin Red S and alkaline phosphatase (ALP; osteogenesis); and type II collagen and Safranin O (chondrogenesis) after directional induction. Relative mRNA expression levels of 3 lineage differentiation markers, including PPARγ2, C/EBPα, adipsin, collagen 1a, osteopontin, ALP, collagen 11a, collagen 2a, and aggrecan, were significantly higher in AQP5(-/-) -differentiating BMMSCs, supporting an increased differentiation capacity of AQP5(-/-) BMMSCs. Furthermore, a bone-healing process was accelerated in AQP5(-/-) mice in a drill-hole injury model. Mechanistic studies indicated a significantly lower apoptosis rate in AQP5(-/-) than AQP5(+/+) BMMSCs. Apoptosis inhibitor Z-VAD-FMK increased the differentiation capacity to a greater extent in AQP5(+/+) than AQP5(-/-) BMMSCs. We conclude that AQP5-mediated high plasma membrane water permeability enhances the apoptosis rate of differentiating BMMSCs, thus decreasing their differentiation capacity. These data implicate AQP5 as a novel determinant of differentiation of BMMSCs and therefore a new molecular target for regulating differentiation of BMMSCs during tissue repair and regeneration.