骨髓间充质干细胞的研究进展

骨髓间充质干细胞是存在于骨髓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 ,具有支持造血、多向分化潜能以及在细胞和基因工程中具有潜在应用前景等特点 ,将在医学上具有重要的临床应用价值。     

骨髓间充质干细胞和部分肿瘤细胞中Nucleostemin基因的表达

以分离的人胚胎和大鼠骨髓间充质干细胞 (MSCs) ,6种肿瘤细胞株 ,裸鼠肿瘤和转移瘤组织为实验材料 ,以大鼠心肌组织和人胎盘组织为对照 ,探讨nucleostemin基因的表达情况 .RT PCR结果显示 ,nucleostemin基因在MSCs、肿瘤细胞和肿瘤组织中均有不同程度的表达 ,而大鼠心肌和人胎盘组织中无表达 .DNA测序结果证明 ,扩增的PCR产物与GenBank提供的DNA序列完全同源 .SCID裸鼠肿瘤动物模型定量PCR结果证实 ,nucleostemin的mRNA在裸鼠肿瘤组织和转移瘤组织中表达较高 .研究结果表明 ,在细胞中nucleostemin基因不同水平的表达可能与MSCs、肿瘤细胞的增殖和肿瘤的发生、发展与转移有关 .     

人嗅觉黏膜间充质干细胞来源的外泌体促进内皮细胞的血管生成

外泌体作为是细胞旁分泌的重要介质,在促血管形成方面有重要作用。在我们前期研究中,已经成功从嗅黏膜间充质干细胞(olfactory mucosa mesenchymal stem cells,OM-MSCs)分离、鉴定了其外泌体,然而,OM-MSCs源外泌体对血管生成的影响尚不清楚。本研究旨在探讨OM-MSCs来源外泌体对内皮细胞血管生成能力的影响。采用PKH67荧光标记OM-MSCs源外泌体,与人脑微血管内皮细胞(human brain microvessel endothelial cells,HBMECs)共培养,观察OM-MSCs外泌体能否进入HBMECs。采用CCK-8法、Transwell迁移实验和小管实验,观察OM-MSCs外泌体对HBMECs增殖、迁移及管状结构形成的影响。采用基质胶塞实验及CD31免疫荧光,观察OM-MSCs外泌体在体内对血管生成的影响。上述研究均以等量PBS作为对照。结果提示,OM-MSCs外泌体可被HBMECs摄取。CCK-8法检测显示,在处理1、2、3、4、5 d各时间点,实验组细胞增殖均优于对照组(1. 32±0. 14 vs. 0. 98±0. 04,1. 36±0. 14 vs.1. 04±0. 06,1. 75±0. 18 vs.1. 33±0. 11,2. 16±0. 11 vs.1. 50±0. 19,2. 71±0. 11 vs. 1. 81±0. 20,P<0. 01)。Transwell实验结果显示,实验组跨膜迁移细胞吸光度值较对照组显著增多(1. 12±0. 05 vs.0. 02±0. 02,P<0. 05)。在体外小管实验中,从节点、交叉点、网眼数、血管分支数和总长度5个方面,实验组均高于空白对照组(374. 33±127. 74vs. 193. 33±44. 79,104. 56±33. 07 vs. 54. 33±11. 65,20. 11±11. 20 vs. 7. 56±3. 64,81. 67±19. 07 vs.57. 00±13. 02,11466. 22±2781. 03 vs. 8544. 00±1848. 61,P <0. 05);在体内实验中,实验组成血管及CD31阳性率(%)亦显著高于对照组(85. 00±5. 57 vs.8. 00±2. 08,P<0. 05)。本研究表明:OMMSCs外泌体可促进HBMECs增殖、迁移及管样结构形成,提示OM-MSCs外泌体可促进血管新生。     

间充质干细胞移植对放射性肠损伤修复作用的实验研究

探讨了人间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)移植对NOD/SCID小鼠放射性肠损伤的修复作用．将雄性NOD/SCID小鼠随机分为3组,每组6只,即A组为空白对照组,B组为模型组,C组为治疗组．B组和C组小鼠全腹接受5 Gy ⁶⁰Co γ射线单次照射,剂量率为100 cGy/min．照射后B组小鼠经尾静脉注射生理盐水,C组小鼠移植MSCs．于移植后第15天取小鼠空肠标本,通过免疫荧光方法检测MSCs在受损肠道的定植和分化情况．结果表明,治疗组小鼠的生存状况明显好于模型组小鼠,病理切片显示小肠黏膜得到修复,免疫荧光结果显示MSCs可定植于辐射损伤的肠道,并表达波形蛋白(vimentin)和α-SMA．MSCs移植入肠损伤的小鼠体内后可在受损肠道定植,并向间质细胞分化,参与辐射损伤的修复.     

人嗅觉黏膜间充质干细胞来源的外泌体促进内皮细胞的血管生成

外泌体作为是细胞旁分泌的重要介质,在促血管形成方面有重要作用。在我们前期研究中,已经成功从嗅黏膜间充质干细胞（olfactory mucosa mesenchymal stem cells,OM-MSCs）分离、鉴定了其外泌体,然而,OM-MSCs源外泌体对血管生成的影响尚不清楚。本研究旨在探讨OM-MSCs来源外泌体对内皮细胞血管生成能力的影响。采用PKH67 荧光标记OM-MSCs源外泌体,与人脑微血管内皮细胞（human brain microvessel endothelial cells, HBMECs) 共培养,观察 OM-MSCs外泌体能否进入 HBMECs。采用CCK-8法、Transwell 迁移实验和小管实验,观察 OM-MSCs外泌体对 HBMECs增殖、迁移及管状结构形成的影响。采用基质胶塞实验及CD31免疫荧光,观察OM-MSCs外泌体在体内对血管生成的影响。上述研究均以等量 PBS 作为对照。结果提示,OM-MSCs外泌体可被HBMECs 摄取。CCK-8 法检测显示,在处理1、2、3、4、5 d各时间点,实验组细胞增殖均优于对照组（1.32±0.14 vs. 0.98±0.04, 1.36±0.14 vs.1.04±0.06, 1.75±0.18 vs.1.33±0.11, 2.16±0.11 vs.1.50±0.19, 2.71±0.11 vs. 1.81±0.20, P<0.01）。Transwell 实验结果显示,实验组跨膜迁移细胞吸光度值较对照组显著增多（1.12±0.05 vs.0.02±0.02, P<0.05）。在体外小管实验中,从节点、交叉点、网眼数、血管分支数和总长度5个方面,实验组均高于空白对照组（374.33±127.74 vs. 193.33±44.79, 104.56±33.07 vs. 54.33±11.65, 20.11±11.20 vs. 7.56±3.64, 81.67±19.07 vs. 57.00±13.02, 11466.22±2781.03 vs. 8544.00±1848.61, P<0.05）;在体内实验中,实验组成血管及CD31阳性率（%）亦显著高于对照组（85.00±5.57 vs.8.00±2.08, P<0.05）。本研究表明：OM-MSCs外泌体可促进 HBMECs 增殖、迁移及管样结构形成,提示OM-MSCs外泌体可促进血管新生。     

过表达白细胞介素10的间充质干细胞对炎症性肠病的治疗作用

炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种以T细胞浸润至结肠为特征的难治性炎性自身免疫疾病。间充质干细胞 (mesenchymal stem cells,MSCs) 具有免疫抑制能力,在IBD的治疗中具有一定的潜力。但是由于MSCs在体内的免疫调节能力不稳定,所以其治疗效果会受到影响。本研究构建了过表达白细胞介素10(interleukin 10,IL-10)的工程化MSCs,并对其在IBD小鼠模型中的治疗潜力进行评估。MSCs经编码IL-10的慢病毒(lentivirus,LV)转染后,其表型和细胞增殖率均不发生变化。免疫细胞和 MSCs体外共培养的结果表明,与未修饰的MSCs相比,同过表达IL-10的MSCs共培养的免疫细胞中辅助T细胞1(T helper 1 cells,Th1)和辅助T细胞17(T helper 17 cells,Th17)数量显著性降低(P<0.05),同过表达IL-10的MSCs共培养的巨噬细胞细胞培养上清液,TNF-α含量显著性降低(P<0.0001)。右旋糖酐硫酸钠(dextran sodium sulfate,DSS)诱导IBD小鼠模型中,尾静脉注射过表达IL-10的MSCs与注射未修饰MSCs相比,过表达IL-10的MSCs具有更好的治疗效果,结肠长度、疾病活动指数(disease activity index,DAI)和结肠炎性细胞因子表达共同证明这一差异。实验结果均具有统计学差异(P<0.05)。总体而言,经LV转染过表达IL-10的MSCs可能是IBD的一种有希望的替代治疗选择。     

How to influence the mesenchymal stem cells fate? Emerging role of ectoenzymes metabolizing nucleotides

Extracellular purines, principally adenosine triphosphate and adenosine, are among the oldest evolutionary and widespread chemical messengers. The integrative view of purinergic signaling as a multistage coordinated cascade involves the participation of nucleotides/nucleosides, their receptors, enzymes metabolizing extracellular nucleosides and nucleotides as well as several membrane transporters taking part in the release and/or uptake of these molecules. In view of the emerging data, it is evident and widely accepted that an extensive network of diverse enzymatic activities exists in the extracellular space. The enzymes regulate the availability of nucleotide and adenosine receptor agonists, and consequently, the course of signaling events. The current data indicate that mesenchymal stem cells (MSCs) and cells induced to differentiate exhibit different sensitivity to purinergic ligands as well as a distinct activity and expression profiles of ectonucleotidases than mature cells. In the proposed review, we postulate for a critical role of these enzymatic players which, by orchestrating a fine-tune regulation of nucleotides concentrations, are integrally involved in modulation and diversification of purinergic signals. This specific hallmark of the MSC purinome should be linked with cell-specific biological potential and capacity for tissue regeneration. We anticipate this publication to be a starting point for scientific discussion and novel approach to the in vitro and in vivo regulation of the MSC properties.     

骨髓间充质干细胞移植在小鼠急性肾损伤肾内的存活与分化情况研究

为探讨急性肾损伤后,移植骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs在损伤肾内的存活能力及分化情况,通过复苏、扩增培养已完成鉴定、经慢病毒EGFP转染的MSCs,观察备用MSCs的EGFP(enhanced green fluorescent protein)表达情况,采用雄性C57BL/6J小鼠12只建立小鼠肾脏缺血再灌注损伤模型后(结扎双侧肾蒂40 min后开放血流并经尾静脉注射MSCs),分别于第1、3、7、14 d处死3只小鼠,采集小鼠左侧肾脏制作石蜡切片,倒置荧光显微镜下观察MSCs在肾内的存活及分化情况,定量分析每个时间点存活于肾内的数目的差异.结果表明复苏、扩增培养出的MSCs增殖活力旺盛,成功建立小鼠肾脏缺血再灌注损伤模型.移植的细胞随时间的延长,存活于肾脏内的数量显著减少(第14 d存活于肾内的细胞数量仅为移植后第1d的1/5),第1、3、7、14 d表达EGFP的MSCs主要分布于肾小球周围、肾脏小血管内壁、肾小管与肾小管之间的间质而肾小管内壁未见到表达EGFP的MSCs分布.这说明移植的MSCs在缺血再灌注损伤后肾脏内能够存活,但肾脏内的微环境限制了移植细胞的存活能力.在肾小管内壁未观测到表达EGFP的MSCs,提示MSCs对肾脏修复的途径不是直接向肾小管内皮细胞分化而另有其它途径.     

间充质干细胞来源的外泌体的特性及其在疾病治疗中的作用

外泌体(exosomes)是细胞主动向外环境中分泌的纳米囊泡结构,通常直径在100纳米以下。外泌体是来源细胞与靶细胞之间的物质交换和信息交流的新型载体,可以携带效应分子直接被周围细胞摄取或经血液循环至全身,在正常的生理过程或疾病的发生发展中发挥精细的调控作用。作为一种旁分泌介质,间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC）来源的外泌体(MSC-exosomes)能够起到与干细胞相似的生理作用。MSC-exosomes所携带的生物活性蛋白质、脂质及DNA、mRNA和非编码RNA等生物活性物质,可能是MSC发挥治疗作用的重要机制之一。本文针对外泌体的生物学来源和近年来MSC-exosomes的标志物与特异性内容物在产生释放、提取鉴定和生物学功能等方面的研究,以及未来的应用前景进行综述,有利于研究者们在该领域开展更深入的研究。     

人嗅黏膜间充质干细胞来源外泌体的分离鉴定及生物学特性研究

外泌体是指释放到细胞外微环境中的直径约50～130 nm的纳米级的膜性囊泡。嗅黏膜间充质干细胞（olfactory mucosa mesenchymal stem cells,OM-MSCs）作为一类新发现的间充质干细胞,在许多疾病中均具有治疗作用,且其内在机制与其旁分泌的外泌体密切相关,但OM-MSCs外泌体的分离、鉴定及生物学特性的研究尚未见报道。本研究采用超速离心法提取OM-MSCs培养液中的外泌体,应用流式细胞术及免疫荧光进行细胞鉴定后,分别用透射电子显微镜、纳米粒径分析及Western印迹对外泌体形态、颗粒大小和表面的特异性分子标志进行分析鉴定。采用CCK8增殖实验,Western印迹和划痕实验,分析其对人脑微血管内皮细胞增殖和迁移的影响。电镜、Western 印迹和纳米粒径分析的结果显示：OM-MSCs来源外泌体形态多为圆形,直径约为40～150 nm;表达外泌体标记物CD63,CD81;CCK-8法检测显示：不同浓度的OM-MSCs源外泌体可提高人脑微血管内皮细胞的增殖活性,且其增殖促进作用具有浓度依赖性（P<0.05）。Western 印迹检测结果显示：相比空白对照组,OM-MSCs源外泌体可显著提高内皮细胞的增殖细胞核抗原蛋白质水平表达（P<0.01）,细胞划痕实验结果显示,OM-MSCs源外泌体可增强内皮细胞的迁移能力,且高于对照组（P<0.01）。本研究表明：通过超速离心法可以分离纯化获得OM-MSCs源外泌体,且该外泌体具有促进人脑微血管内皮细胞迁移和增殖的作用。     

骨髓间充质干细胞体内诱导分化为心肌细胞

观察骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)植入体内后,在心肌微环境诱导下分化为心肌细胞的能力。无菌条件下取出大鼠双侧股骨及胫骨,冲洗骨髓腔获得细胞,贴壁筛选法纯化MSCs,体外培养、扩增,4,6-二咪基-4-联苯基吲哚(4,6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)标记细胞,注入结扎冠脉左前降支所致心肌梗塞模型鼠的心肌组织。在不同时间点处死大鼠,获取心肌组织,采用HE染色和电镜技术对植入MSCs进行形态学观察和超微结构检测,荧光免疫组化检测植入MSCs肌球蛋白重链(MHC)和心肌特异性抗原Cx43的表达,同时应用RT-PCR技术检测心脏早期发育基因NKx2．5、GATA-4的表达。结果发现细胞标记效率为100％,通过连续检测MSCs植入后细胞形态从无规则状态、幼稚细胞表型逐渐向成熟心肌细胞方向转化,植入细胞排列同正常肌纤维方向平行,且植入四周后电镜检测到闰盘的存在;两周出现MHC的表达,后随时间延长表达逐渐增强。四周出现Cx43的表达,以后表达稳定,RT-PCR检测NKx2．5、GATA-4在一天即出现弱表达,两周～三周时表达最强,以后强度逐渐减弱。结果表明MSCs在体内微环境条件下能够转化为心肌细胞。