A Novel Regulatory Mechanism for Differentiation of Mesenchymal Stem Cell: Redox State of DJ‐1 Matters

Reactive oxygen species (ROS) are multifunctional gas transmitters with diverse biological actions (adverse vs beneficial) dependent on their level. The differentiation of vascular stem cells into smooth muscle cells (SMCs) might be involved in the pathogenesis of cardiovascular disorders including hypertension and atherosclerosis. Therefore, controlling the differentiation of vascular stem cells is a potential strategy for the treatment of vascular diseases. Nonetheless, it remains to be revealed whether ROS could mediate the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) into SMCs. In addition, there are no redox (reduction–oxidation)‐sensitive molecules identified, which are responsible for the ROS‐induced differentiation of MSCs. In article number 1700208, Baek et al. [Proteomics 2017, 17, Issue 21] found that ROS mediate the differentiation of MSCs into SMCs through the modification of redox states of a multifunctional ROS‐responsive protein, DJ‐1, revealing a novel regulatory mechanism for differentiation of MSCs into SMCs and shedding light into the future development of stem‐cell‐targeted pharmacotherapy.     

A Systems-level Characterization of the Differentiation of Human Embryonic Stem Cells into Mesenchymal Stem Cells,

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Highlights

• •Integrative multi-omics study characterizing the differentiation from hESCs into hMSCs.
• •Set of high confidence genes important in hESC to hMSC differentiation defined.
• •Two distinct expression waves of HOX genes and a AGO2-to-AGO3 switch in gene silencing identified.
• •AHNAK hypothesized as a defining factor in MSC biology.

     

人滑膜间充质干细胞与人脐带间充质干细胞的生物学性状比较

该文旨在比较人滑膜间充质干细胞(human synovial mesenchymal stem cells,hSMSCs)与人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)的生物学性状.流式细胞仪鉴定hSMSCs和hUC-MSCs.比较两种间...     

人羊膜间充质细胞具有向心肌样细胞分化的特性

摘 要 探讨人羊膜间充质细胞（human amniotic mesenchymal cells,hAMCs）向心肌细胞分化的能力。采用胶原酶消化法分离hAMCs,用流式细胞仪进行表型鉴定;用5-氮杂胞苷和碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor,bFGF）诱导hAMCs向心肌细胞分化,免疫荧光染色法检测诱导后细胞中特异蛋白结蛋白和α-辅肌动蛋白的表达,RT-PCR检测心肌特异性转录因子Nkx2.5 、GATA-4和心肌特异性收缩蛋白α-肌球蛋白重链（α-myosin heavy chain,α-MHC）mRNA的表达。结果显示：①hAMCs原代培养至第6 d,贴壁细胞汇合度可达80%,呈漩涡状生长。传代后hAMCs增殖迅速,3~4 d细胞汇合度可达100%,细胞呈梭形或多角形。②hAMCs表达CD44和波形蛋白,不表达CK19。③hAMCs经诱导分化8~10 d后细胞排列紧密,多为长梭形。③hAMCs诱导2 w和4 w表达α-辅肌动蛋白和心肌特异性转录因子Nkx2.5。④诱导前后的hAMCs均表达结蛋白和GATA-4,但均未见α-MHC表达。说明hAMCs具有向心肌样细胞分化的能力,可望成为细胞心肌成形术（cellular cardiomyoplasty,CCM）的候选细胞。     

间充质干细胞对造血干/祖细胞分化为巨核细胞的影响

目的:探讨间充质干细胞(MSC)共培养对体外诱导脐带血单个核细胞来源的造血干/祖细胞生成巨核细胞的影响。方法:分离得到骨髓和脐带2种来源的MSC,并对它们进行表面标志和多向分化能力的鉴定,同时通过实时定量PCR及对RT-PCR产物的电泳分析,对比相同培养代数下2种MSC表达造血因子的情况;用梯度离心法分离得到单个核细胞,通过直接接触或Trans-well分隔的方式分别与MSC共培养,观察细胞增殖情况,并检测巨核系特异性的表面标志和相关基因的表达。结果:骨髓和脐带来源的MSC均分泌对巨核细胞增殖分化有促进作用的造血因子,与造血干/祖细胞直接共培养,对于巨核细胞的增殖有明显的促进作用,分化效果不明显;在非接触共培养的条件下,对巨核细胞的增殖及分化都产生促进作用,且骨髓来源的MSC较脐带来源的MSC效果更加明显。结论:MSC与脐带血造血干/祖细胞非接触培养,对其向巨核分化和增殖的促进作用明显,本实验所用的骨髓来源MSC促分化效果更好。本研究为今后进一步优化巨核系诱导分化体系奠定了基础,并对未来体外大规模制备巨核系祖细胞应用于临床治疗有一定的指导作用。     

人尿源性干细胞及人脐带间充质干细胞的生物学性状比较

该研究探讨人尿源性干细胞(human urine-derived stem cells,hUSCs)及人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)的生物学性状差异。分离培养hUSCs及hUC-MSCs,显微镜下观察细胞形态,流式细胞术检测干细胞表面标记物,锥虫蓝拒染实验及克隆形成实验检测细胞增殖能力,划痕实验及Transwell迁移实验检测细胞迁移能力,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色、茜素红染色、油红O染色及阿利新蓝染色评估多向分化潜能。hUSCs为米粒状贴壁生长细胞,hUC-MSCs为长梭形贴壁细胞,呈旋涡状排列生长,两种细胞表型分析相似,均表达多种间充质干细胞标志物,但CD24在hUC-MSCs表达阳性,而CD105在hUSCs表达阳性。hUC-MSCs的增殖及迁移能力优于hUSCs,但后者的克隆形成能力更强。hUSCs及hUCMSCs都具有成骨、成脂、成软骨分化能力,hUC-MSCs的成骨能力强而hUSCs的成脂能力强。该研究成功分离培养出增殖能力强并具有多向分化潜能的hUSCs,该细胞与hUC-MSCs相比具有相似的生物学性状,可作为再生医学自体移植的理想种子细胞来源。     

脂肪间充质干细胞的分离培养、多向分化及其应用前景

脂肪组织几乎遍布于动物体全身,在整个生命过程中有极强的可塑性. 近年研究表明,运用相似的分离方法,可从人、小鼠、大鼠、兔和猪等物种脂肪组织中分离获得脂肪间充质干细胞. 与骨髓来源的间充质干细胞相比,它具有相似的表面标记和分化潜能;在合适的诱导条件下,这种细胞能分别向3个胚层的细胞分化,如成肌细胞、心肌细胞、软骨细胞、成骨细胞、脂肪细胞、神经细胞、血管内皮细胞和肝细胞等;脂肪间充质干细胞具有来源丰富,取材安全方便和扩增速率高的特点,使其在细胞治疗和组织工程方面具有更广阔的应用前景.     

间充质干细胞诱导分化为胰岛分泌细胞治疗1型糖尿病

糖尿病是严重危害人类健康的一类疾病,注射胰岛素和胰岛移植虽能用于治疗糖尿病,但都存在一定的局限性。大量研究表明,间充质干细胞（mesenchymal stem cell,MSC）可以在化学以及生物因子的作用下,或通过基因转染的方式在体外被诱导分化为胰岛素分泌细胞,且移植后对糖尿病鼠模型有一定降血糖效果,因而成为糖尿病治疗领域的研究热点。文章综述了不同来源的MSC诱导分化为胰岛分泌细胞（insulin—producing cells,IPC）的方法及诱导分化后用于治疗1型糖尿病的研究进展。     

影响骨髓间质干细胞向成骨细胞分化的调控因素

长期的骨骼废用引起的骨质减少主要归因于骨形成的减少,成骨细胞由具有多向分化潜能的间充质细胞经骨原细胞、前成骨细胞分化而来,骨髓间质干细胞是骨髓来源的具有多向分化潜能的干细胞,本文综述了骨髓间质干细胞向成骨细胞分化的调控因素,有助于增加对骨丢失的理解,并进行预防和治疗,为航天员和骨骼废用病人创造更健康的生活。     

间充质干细胞向成骨细胞分化的信号通路

间充质干细胞具有向成骨细胞分化的潜能,可体外分离、培养和扩增,是骨组织工程中理想的种子细胞。近年的研究表明间充质干细胞的成骨分化受到多种信号通路的调控,现就其中研究较为深入的MAPK和Notch通路的情况作一简要综述。     

沉默Dnmt1基因表达诱导大白鼠骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化

骨髓间充质干细胞(MSCs)具有向心肌样细胞分化的潜能.本室前期研究发现,MSCs在体外经DNA甲基转移酶(Dnmt)抑制剂5-氮胞苷诱导可分化为心肌样细胞.本研究证明,沉默DNA甲基化转移酶1（Dnmt1）基因表达,可诱导大鼠MSCs向心肌样细胞分化.本文采用表达Dnmt1 siRNA 慢病毒感染MSCs,沉默Dnmt1表达.DNA甲基化分析显示,随着沉默Dnmt1时间延长（7-28 d）,Gata-4基因上游DNA调控序列的CpG甲基化水平明显降低,而Gata-4 mRNA的转录水平明显上调,说明敲减Dnmt1表达导致Gata-4基因激活.蛋白质印迹和/或免疫细胞化学揭示,与对照组比较,心肌相关基因MHC 和cTnT表达上调, 而骨髓干细胞标志物CD90和CD29随转染时间延长表达下调.同时,实时定量PCR显示,心肌早期发育调控基因Nkx2.5 mRNA水平与Gata-4 mRNA相同,随表达Dnmt1 siRNA的慢病毒感染而上调.上述结果提示,敲减Dnmt1可降低心肌发育调控基因Gata-4启动子CpG岛的甲基化水平,上调Gata-4基因的表达,诱导骨髓间充质干细胞向心肌样分化.     

HLA-G参与骨髓间充质干细胞的抑制作用机制探讨

目的：探讨人骨髓间充质干细胞（MSC）在活体肾移植供受者间的混合淋巴细胞培养（MLR）中的作用机制,证明人白细胞抗原（HLA）-Ⅰ类分子HLA-G参与了MSC的免疫调节作用。方法：从人骨髓中分离培养MSC,采用形态学观察及流式细胞术分析鉴定后,加入活体肾移植供受者间的MLR,观察MSC的HLA-G表达及对T细胞增殖的影响,淋巴细胞增殖实验采用MTT法。结果：MSC细胞表面和胞浆内均表达HLA-G,流式细胞术分析细胞表面HLA-G平均表达率为37.3%,胞浆内HLA-G平均表达率为65.1%,ELISA法检测细胞培养上清中可溶性HLA-G含量为18.9ng/mL。将MSC和培养上清液加入活体肾移植供受者间的MLR体系中,均使得T细胞抑制率增高;而加入HLA-G特异性抗体,MSC的抑制率降低。结论：MSC表面和胞浆内均有HLA-G表达,在其培养上清中检测到由MSC分泌的可溶性HLA-G5;MSC表达和分泌的HLA-G是其发挥抑制功能的关键因素之一。为MSC在预防器官移植术后排斥反应的临床应用提供了理论依据。     

骨形态发生蛋白9通过JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化

前期研究发现骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9,BMP9)除了通过经典Smad途径外,也可通过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinases,MAPKs)中的p38激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．本研究继续探讨MAPKs的重要成员c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNKs)对于BMP9诱导间充质干细胞成骨分化的调控作用．利用BMP9重组腺病毒感染间充质干细胞,通过体外细胞实验和体内动物实验,初步分析BMP9是否可通过JNKs激酶途径调控间充质干细胞成骨分化．结果表明：BMP9可通过促进JNKs激酶磷酸化而导致其活化;JNKs抑制剂SP600125可抑制由BMP9诱导的间充质干细胞的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、骨桥蛋白(osteocpontin,OPN)和骨钙素(osteocalcin,OCN)表达以及钙盐沉积;利用抑制剂SP600125抑制JNKs激酶活性后,BMP9诱导Runx2的表达和转录活性,以及Smad经典途径的激活也相应受到抑制;RNA干扰导致JNKs基因沉默同样也可抑制BMP9诱导的间充质干细胞成骨分化以及裸鼠皮下异位成骨．因此,BMP9可通过活化JNKs激酶途径,从而调控间充质干细胞成骨分化．     

620nm低能量红光对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

为研究发光二极管(LED)发射的红光对大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化的影响,体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,620 nm波长的LED置于细胞上方2 cm处,照射剂量分别为0,1,2和4J/cm2.采用CCK-8法检测照射后第2、4天的增殖活性,碱性磷酸酶(ALP)活性试剂盒与von kossa矿化结节染色法检测骨髓间...     

Differentiation of human umbilical cord Wharton's jelly‐derived mesenchymal stem cells into germ‐like cells in vitro

Recent studies have demonstrated that mesenchymal stem cells could differentiate into germ cells under appropriate conditions. We sought to determine whether human umbilical cord Wharton's jelly‐derived mesenchymal stem cells (HUMSCs) could form germ cells in vitro. HUMSCs were induced to differentiate into germ cells in all‐trans retinoic acid, testosterone and testicular‐cell‐conditioned medium prepared from newborn male mouse testes. HUMSCs formed “tadpole‐like” cells after induction with different reagents and showed both mRNA and protein expression of germ‐cell‐specific markers Oct4 (POUF5), Ckit, CD49_f (α6), Stella (DDPA3), and Vasa (DDX4). Our results may provide a new route for reproductive therapy involving HUMSCs and a novel in vitro model to investigate the molecular mechanisms that regulate the development of the mammalian germ lineage. J. Cell. Biochem. 109: 747–754, 2010. © 2010 Wiley‐Liss, Inc.     

BMP9诱导人脐带间充质干细胞体内外成骨分化的作用研究

目的:探讨人骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic proteins 9,BMP9)在体内外诱导人脐带间充质干细胞(human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)成骨分化的作用研究。方法:设立Ad-BMP9处理组和Ad-GFP对照组感染hUC-MSCs,两组细胞分别于3天、5天、7天进行ALP活性检测,14天后采用免疫组织化学染色检测骨钙素(Osteocalcin,OCN)、骨桥蛋白(Osteopotin,OPN)的表达情况,21天后茜素红染色检测矿化结节的形成;然后收集不同分组hUC-MSC用于裸鼠皮下注射成骨模型的建立,4周后取出离体骨进行Micro-CT扫描和分析,并进行H&E、Masson Trichrome、Alcain Blue染色。结果:BMP9处理组的ALP活性和矿化结节形成明显高于对照组,免疫组化染色结果显示BMP9诱导组的OCN、OPG的阳性表达明显高于对照组;裸鼠皮下注射成骨模型的观察结果显示,空白对照组没有形成肉眼可见的皮下包块,仅感染Ad-BMP9的hUC-MSCs能生成异位骨,且形成的异位骨骨量明显,骨密度平均值为396.05±0.60;H&E染色结果显示BMP9诱导生成的异位骨中形成部分成熟的骨基质和骨小梁,Masson Trichrome染色结果显示BMP9明显诱导hUC-MSCs的基质矿化作用,Alcain Blue染色结果显示BMP9明显诱导hUC-MSCs的软骨内成骨作用。结论:BMP9成功诱导人脐带间充质干细胞的体内外成骨作用,为临床骨组织工程的细胞疗法提供了明确的可行性。     

Human Amnion-Derived Mesenchymal Stem Cells Protect Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells against Oxidative Stress-Mediated Dysfunction via ERK1/2 MAPK Signaling

Epidemiological evidence suggests that bone is especially sensitive to oxidative stress, causing bone loss in the elderly. Previous studies indicated that human amnion-derived mesenchymal stem cells (HAMSCs), obtained from human amniotic membranes, exerted osteoprotective effects in vivo. However, the potential of HAMSCs as seed cells against oxidative stress-mediated dysfunction is unknown. In this study, we systemically investigated their antioxidative and osteogenic effects in vitro. Here, we demonstrated that HAMSCs signi cantly promoted the proliferation and osteoblastic differentiation of H₂O₂-induced human bone marrow mesenchymal stem cells (HBMSCs), and down-regulated the reactive oxygen species (ROS) level. Further, our results suggest that activation of the ERK1/2 MAPK signal transduction pathway is essential for both HAMSCs-mediated osteogenic and protective effects against oxidative stress-induced dysfunction in HBMSCs. U0126, a highly selective inhibitor of extracellular ERK1/2 MAPK signaling, significantly suppressed the antioxidative and osteogenic effects in HAMSCs. In conclusion, by modulating HBMSCs, HAMSCs show a strong potential in treating oxidative stress- mediated bone deficiency.     

人脐带间充质干细胞的分离培养与鉴定简

目的：建立并优化人脐带间充质干细胞分离纯化方法,并对其表面标志与多向分化潜能进行鉴定。方法：收集健康足月产胎儿脐带组织,采用组织块贴壁法进行原代培养,流式细胞仪对其表面标志进行检测,通过向成骨成脂分化对其多向分化潜能进行鉴定,RT-PCR对其干细胞特性基因Oct4、Nanog、Sox2、Nestin进行检测。结果：采用组织块贴壁法可在2周左右获得大量间充质干细胞,培养的细胞经流式细胞仪检测,高表达CD29、CD44、CD105、CD106,低表达CD34、CD45;经成骨成脂诱导2周后可分化为成骨细胞和成脂细胞,RT-PCR检测发现原代细胞表达Oct4、Nanog、Sox2、Nestin基因。结论：人脐带间充质干细胞可在体外扩增培养,具有多向分化潜能,可作为组织工程种子细胞来源。