模拟干细胞生长微环境以促进间充质干细胞的扩增

间充质干细胞（mesenchyrmalstemcells,MSCs）是当前在多种组织再生和细胞治疗研究中被最广泛采用的一类干细胞。但如何诱导MSCs的体外高效扩增并维持其干性特征（stemness）,从而为临床应用提供充足、优质的细胞源,是当前基础研究和临床治疗中遇到的瓶颈问题。日益增多的研究表明,机体内干细胞的自我更新与分化受其所处体内微环境的紧密调控。因此,精确模拟干细胞在体内生长的微环境已成为提高干细胞体外扩增效率的重要策略。该文就近期研究中如何模拟干细胞生长微环境诱导MSCs体外扩增并维持干细胞特性的研究做一综述,为今后MSCs的高效扩增和推进临床运用与转化提供思路。     

微环境调控间充质干细胞复制性衰老的研究进展

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一类能自我更新和分化的多能细胞。越来越多的证据表明,MSCs在再生医学和组织工程等领域具有重要的作用。但是值得注意的是,与很多细胞一样,MSCs在长期体外扩增过程中会逐渐衰老,出现迁徙能力减弱、增殖速度减慢和分化潜能下降等干性减退的现象,这极大地阻碍了MSCs的应用。目前公认的引起MSCs复制性衰老的因素之一就是细胞生长的微环境。新近研究显示,外源性给药、氧浓度调节、细胞外基质(extracellular matrix, ECM)构建等最新技术都可以通过模拟或者调控微环境来改善干细胞的行为,延缓干细胞复制性衰老。本文首先综述了近年来关于MSCs复制性衰老特征和分子机制方面的研究进展,然后总结了通过改变微环境来保持MSCs干性的技术和方法,旨在为未来MSCs制剂大规模应用于组织工程和临床研究提供参考。     

肿瘤微环境对骨髓间充质干细胞形态、生长及增殖的影响

因骨髓间充质干细胞(human mesenchymal stem cells-bone marrow,HMSC-bm)易于体外分离、培养、扩增及外源基因的导入,肿瘤趋向性和低免疫源性等特点,近年来已成为肿瘤生物治疗理想的载体。该实验采用Transwell小室建立HMSC-bm与肺腺癌细胞A549非接触共培养体系,研究肿瘤微环境诱导3 d、7 d后分别传至第3代、第5代HMSC-bm相关生物学特性的改变。结果显示,随着共培养时间的延长及传代代次的增加,实验组HMSC-bm细胞形态逐渐发生显著变化;细胞生长曲线与周期检测结果发现细胞增殖速度逐渐增快,提示肺腺癌微环境诱导HMSC-bm分化,导致其形态、生长及增殖等生物学特性改变,具有向肿瘤转化的可能,但尚需进一步研究,为HMSC-bm的临床广泛应用提供科学依据。     

骨髓间充质干细胞在组织损伤局部微环境中的调节作用

骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是一种具有自我增殖和多向分化潜能的细胞,植入体内后对损伤组织具有一定的修复作用,研究发现MSCs在体内的分化效率极低(不足10%),故仅用其分化能力不能完全解释它良好的修复效能。新近研究表明,MSCs可通过旁分泌途径调节损伤局部的微环境,从而促进受损组织的修复,提示这种微环境的调节较其自身分化更具有临床意义。该文对MSCs在组织损伤局部微环境中的调节作用做一简要概述,为MSCs更广阔地应用于医学领域提供理论基础。     

脂肪间充质干细胞对乳腺癌进展的影响

肥胖会导致包括癌症在内的多种恶性疾病。流行病学研究表明,过度肥胖会增加患乳腺癌的风险,并使患者的预后恶化。肥胖患者脂肪组织功能障碍的特点是白色脂肪细胞的肥大和增生。脂肪间充质干细胞是从白色脂肪组织中分离出来的一种间充质干细胞,具有很强的增殖和分化能力。脂肪间充质干细胞作为乳腺癌潜在的肿瘤启动子,通过激活多种细胞内信号促进肿瘤进展和侵袭。然而,关于脂肪间充质干细胞与乳腺癌细胞相互作用的报道并不一致,其可能的分子机制还有待进一步探讨。该综述将重点总结近年来脂肪间充质干细胞影响乳腺癌进展的相关研究,以期为乳腺癌的治疗提供新的策略。     

心肌微环境对诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞的影响

目的:探讨体外心肌微环境对骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为心肌样细胞的诱导作用。方法:分离大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)和心肌细胞并在体外培养纯化。以2×10~4/mL的细胞密度种植心肌细胞,培养72h后收集上清,在BMSCs的培养基内加入心肌细胞培养上清诱导BMSCs分化为心肌样细胞,实验共分6组:10%、20%、30%、40%及50%心肌细胞培养上清组及含10%胎牛血清的对照组,均诱导BMSCs7d,每天在倒置显微镜下观察细胞的形态变化;应用免疫细胞化学技术检测不同浓度心肌细胞培养上清组诱导7d后BMSCs中a-平滑肌肌动蛋白(a-sMA)、β-肌动蛋白(β-actin)、心肌特异性肌钙蛋白T(Troponin-T)、CD31以及FactorⅧ的表达。结果:心肌细胞培养上清组诱导BMSCs7d后,细胞的形态没有改变。10%、20%、30%、40%及50%心肌细胞培养上清组a-sMA、。-actin以及Troponin-T的表达均呈阳性,以30%心肌细胞培养上清组的蛋白表达量最高(P<0.01),而CD31和FactorⅧ的表达呈阴性。结论:心肌细胞的培养上清能够诱导BMSCs分化为心肌样细胞,且30%心肌细胞培养上清是诱导BMSCs向心肌样细胞分化的最适浓度。     

力学微环境影响间充质干细胞分化的研究现状

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有很强的自我复制能力和多向分化潜能,是近年来热门研究的种子细胞。MSCs的生长微环境可以影响调控干细胞的生长、分化,力学刺激是MSCs分化的影响因素之一。细胞外基质硬度、机械应力(剪切力、静压力、牵张力)、微重力等因素对MSCs的分化作用是当前研究的热点。就细胞外基质硬度、机械应力以及机械应力作用于三维支架培养对MSCs分化的影响等方面进行综述。     

间充质干细胞影响肿瘤细胞增殖及其分子机理

间充质干细胞MSCs(mesenchymal stem cells)与肿瘤细胞间的相互作用是近年来肿瘤领域的研究热点之一.MSCs是一种多能干细胞,具有分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、纤维母细胞或肌肉细胞等多种间充质细胞的能力.MSCs在肿瘤细胞中表现出的归巢和转移能力为其成为潜在的抗肿瘤工具奠定了基础,MSCs转移到肿瘤细胞后参与重塑肿瘤微环境,并对其增殖、侵袭和转移等生物学行为产生重要影响.MSCs重塑肿瘤微环境后对肿瘤细胞的增殖究竟是促进还是抑制,相关文献报道有很大的争议.基于相关研究近况,主要综述骨髓间充质干细胞BMSCs(bone marrow derived mesenchymal stem cells)参与重塑肿瘤微环境对肿瘤细胞增殖的影响,并就已知的分子机理做一简要介绍.     

间充质干细胞来源外泌体在膝骨关节炎微环境中的作用

骨关节炎是一种涉及所有关节成分（包括关节软骨、软骨下骨、滑膜、韧带、关节囊和关节周围肌肉）的关节退行性疾病，会导致严重的残疾，其中最常见的是膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）。外泌体是一种由不同细胞分泌的直径为40~100 nm的胞外囊泡，可以传递DNA、微小RNA、mRNA、蛋白质等多种物质，并通过多种方式进行细胞间的信息传递和功能调节。间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）可以从骨髓、脂肪、滑膜及外周血等组织分离，是一类具有多向分化潜能的祖细胞，以干细胞为基础的疗法可以修复软骨损伤，对抗KOA的发展，间充质干细胞能够分泌多种营养因子来调节受损的微环境，其中间充质干细胞来源的外泌体被认为在KOA炎症反应及软骨细胞代谢中发挥着重要的作用，其能够调节膝骨关节微环境中B细胞、T细胞、滑膜细胞、软骨细胞代谢及其细胞外基质的分解与合成平衡，维持软骨稳态。近期有多项研究表明，不同组织来源的间充质干细胞外泌体对骨关节炎均有明确的治疗作用，本文就MSCs来源的外泌体治疗KOA的具体机制进行综述，以期对干细胞治疗KOA提供理论依据。     

正常椎间盘胶原的研究

腰椎间盘突出症是引起腰腿痛常见的原因。胶原作为椎间盘结构的主要成分,构成椎间盘的纤维框架,其类型与分布直接决定着椎间盘结构的强度和功能的稳定。本文利用溴化氰消化椎间盘胶原产生多肽,借助于梯度层析。SDS-PAGE及光密度定量扫描等对正常人椎间盘胶原进行了研究。结果表明:正常人椎间盘含Ⅰ型及Ⅱ型两种胶原,它们的分布呈明显而特征性的移行性变化:纤维环外层边缘以Ⅰ型胶原为主(83％),由外向内Ⅰ型胶原逐渐移行为Ⅱ型胶原,靠近髓核处以Ⅱ型胶原为主(72％);髓核中心含有Ⅱ型胶原。此为椎间盘的一个结构特性,以满足椎间盘的特殊功能的需要。     

正常与退变椎间盘髓核和纤维环中生化成份的研究

本工作测定了椎间盘的髓核和纤维环中的生化成份,结果提示在退变的椎间盘中,糖醛酸,总己糖胺、半乳糖胺均明显下降,而羟脯氨酸的含量明显增加。在退变的纤维环中尚有组成硫酸角质素的主要成份葡萄糖胺量的明显下降。在退变的髓核和纤维环中,总蛋白质含量呈增加趋势,水的含量呈下降趋势。提示退变椎间盘中蛋白多糖含量降低,组成改变及胶原蛋白的增加可能是诱发椎间盘突出症的物质基础。     

Stochastic Finite Element Analysis of Biological Systems: Comparison of a Simple Intervertebral Disc Model with Experimental Results

Statistical methods allow the effects of uncertainty to be incorporated into finite element models. This has potential benefits for the analysis of biological systems where natural variability can give rise to substantial uncertainty in both material and geometrical properties. In this study, a simple model of the intervertebral disc under compression was created and analysed as both a deterministic and a stochastic system. Factorial analysis was used to determine the important parameters to be included in the stochastic analysis. The predictions from the model were compared to experimental results from 21 sheep discs. The size and shape of the distribution of the axial deformations predicted by the model was consistent with the experimental results given that the number of model solutions far exceeded the number of experimental results. Stochastic models could be valuable in determining the range and most likely value of stress in a tissue or implant.     

经皮椎间孔镜联合超前镇痛的术后疼痛的疗效分析

目的:探讨经皮椎间孔镜联合盘内注射胶原酶对于椎间盘突出症术后疼痛的疗效。方法:选取我科收治的经皮椎间孔镜手术患者110例,将其随机分为观察组以及对照组,每组55例,观察组采取椎间孔镜联合盘内注射胶原酶联合超前镇痛治疗,对照组给予相同的手术方式联合术后口服药物治疗,连续治疗1个疗程后,比较两组患者术后4、12、24、48、72 h的疼痛评分,观察两组术后曲马多的用量,比较两组患者术后出现恶心、呕吐、嗜睡、便秘、皮肤瘙痒等并发症的发生情况,比较两组术前以及术后7、14d的JOA评分情况。结果:术后4、12、24、48、72 h观察组的疼痛评分均明显低于对照组,观察两组术后曲马多的用量明显少于对照组,观察组术后并发症的发生率为7.27%(4/55),对照组为30.91%(17/55),组间比较有明显差异(x2=13.624,P0.05),术后7 d观察组JOA评分明显优于对照组,P0.05,术后14 d组间比较无明显差异,P0.05。结论:塞来昔布超前镇痛措施应用于经皮椎间孔镜联合盘内注射胶原酶治疗腰椎间盘突出症术后患者能够有效缓解术后疼痛,并减少术后阿片类药物的使用,改善术后功能,值得临床推广应用。     

DDR2基因缺失对小鼠骨髓间充质干细胞生物学特性的影响

目的:骨髓间充质干细胞(Bone Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)是骨再生工程中重要的种子细胞,它对骨组织缺损的修复有着良好的效果。但是BMSCs向成骨细胞分化并修复骨组织缺损是是由细胞外因子共同作用产生的结果。DDR2(Discoidin Domain Receptor 2)作为I型胶原的特异性受体在成骨细胞的分化中发挥重要的调节作用。而对于其在BMSCs向成骨细胞的分化过程中的所起到的作用还鲜有研究,对其作用机理尚不明确。因此我们希望通过分离、培养并鉴定比较DDR2基因缺失小鼠与野生型小鼠来源的骨髓间充质干细胞了解其生物学特性,为后续的实验奠定理论基础。方法:采用改良型的全骨髓贴壁细胞分离方法分离培养两种小鼠来源的骨髓间充质干细胞,采用流式细胞技术鉴定其表面标记物的表达,并利用诱导培养液诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞和成脂肪细胞分化。结果:分离培养的两种骨髓间充质干细胞形态一致,增殖能力和自我更新能力强,流式细胞术检测其表面标记物CD29,Sca-1均表达阳性,CD105,CD45表达为阴性,分离得到的两种细胞均有向成骨细胞和成脂肪细胞分化的能力,但可以明显观察到DDR2基因缺失小鼠的骨髓间充质干细胞的成骨分化能力减弱。结论:本实验通过对于DDR2基因缺失小鼠BMSCs分离、培养和鉴定,初步探索DDR2基因缺失在在成骨过程中的作用结果,为进一步研究提高BMSCs的成骨分化能力奠定理论基础。经实验证明,DDR2基因缺失小鼠来源的骨髓间充质干细胞虽然仍具备干细胞的生物学特性,但其向成骨细胞的分化能力明显减弱,说明DDR2基因缺失对其骨髓间充质干细胞的成骨分化等有着重要的影响。     

氧化应激介导的NF-kB 信号转导通路在椎间盘退变中的作用

椎间盘位于两个椎体之间,在脊柱中发挥着连接、减震和固定作用,其发生退变可以引起一系列椎间盘退变性疾病,是多数 脊柱疾病发病的根本原因,探索椎间盘的退变机制是寻找其治疗措施的前提。椎间盘退变机制十分复杂,其最主要的病理基础是 椎间盘活性细胞减少以及其引起的细胞外基质合成减少和成分的改变,而NF-kB 作为一种普遍存在在真核细胞中的多向性转录 因子,通过多种途径在细胞增殖、分化及凋亡方面起着关键的作用,研究表明,抑制NF-kB信号通路可以有效的缓解椎间盘退变; 而引起NF-kB信号通路的异常激活的因素很多,其中氧化应激是一个重要的因素,同时研究证实在椎间盘退变中存在着氧化损 伤。因此,当年龄、营养、外伤等因素引起的椎间盘细胞中发生氧化应激,进而导致NF-资B信号通路的激活,从而使其转录活性增 高,触发凋亡信号,引起髓核细胞的大量凋亡,使其参与到椎间盘退变中。     

间充质干细胞与肿瘤形成的研究进展

间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)具有独特的免疫调节作用、自我更新和跨胚层多向分化的潜能,存在于许多组织中并活跃地向组织损伤部位迁移,参与伤口修复。在对肿瘤的信号发生反应后,MSCs不断被招募并成为肿瘤微环境的成分。肿瘤相关MSCs(Tumor-associated MSCs, TA-MSCs)在肿瘤发生、促进、进展和转移中有重要作用。本文对MSCs在调节肿瘤细胞的存活、增殖、迁移、药物抵抗中如何发挥作用,以及MSCs对肿瘤微环境免疫状态的影响作一综述。我们强调了MSCs和其他肿瘤基质细胞之间的复杂关系,特别是炎症细胞可以改变肿瘤微环境的免疫状态,以期通过对TA-MSCs进一步的研究来取得对不同肿瘤类型和肿瘤进展不同阶段中肿瘤相关MSCs功能的更好的理解,并优化MSCs来得到更有效和安全的MSCs为基础的肿瘤治疗。MSCs已被有效用于治疗慢性炎性疾病和慢性损伤,因此,其机制方面的研究还有利于在其他疾病中合理利用MSCs从而达到疾病治疗的目的。     

Chondroadherin Fragmentation Mediated by the Protease HTRA1 Distinguishes Human Intervertebral Disc Degeneration from Normal Aging

Chondroadherin, a member of the leucine-rich repeat family, has previously been demonstrated to be fragmented in some juveniles with idiopathic scoliosis. This observation led us to investigate adults with disc degeneration. Immunoblotting analysis demonstrated that non-degenerate discs from three different age groups show no chondroadherin fragmentation. Furthermore, the chondroadherin fragments in adult degenerate disc and the juvenile scoliotic disc were compared via immunoblot analysis and appeared to have a similar size. We then investigated whether or not chondroadherin fragmentation increases with the severity of disc degeneration. Three different samples with different severities were chosen from the same disc, and chondroadherin fragmentation was found to be more abundant with increasing severity of degeneration. This observation led us to the creation of a neoepitope antibody to the cleavage site observed. We then observed that the cleavage site in adult degenerate discs and juvenile scoliotic discs was identical as confirmed by the neoepitope antibody. Consequently, investigation of the protease capable of cleaving chondroadherin at this site was necessary. In vitro digests of disc tissue demonstrated that ADAMTS-4 and -5; cathepsins K, B, and L; and MMP-3, -7, -12, and -13 were incapable of cleavage of chondroadherin at this site and that HTRA1 was indeed the only protease capable. Furthermore, increased protein levels of the processed form of HTRA1 were demonstrated in degenerate disc tissues via immunoblotting. The results suggest that chondroadherin fragmentation can be used as a biomarker to distinguish the processes of disc degeneration from normal aging.     

微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中的应用

微环境影响着细胞的增殖、迁移、分化以及细胞功能,细胞微环境影响细胞命运的因素包括细胞之间相互作用、细胞与细胞外基质相互作用、可溶性信号分子以及缺氧和营养对细胞的影响。组织工程支架的制备就是要利用仿生学原理最大程度模拟细胞微环境,从而应用于细胞行为研究以及临床治疗。全面了解细胞微环境对细胞的影响因素是制备组织工程支架的重要条件,而组织工程支架的研究也进一步推动了细胞微环境对细胞影响的认识。组织工程支架研究在组织工程研究中仍具有广阔前景,新的制备工艺也在组织工程支架研究中发挥着巨大推动作用。