人退变椎间盘软骨终板干细胞多向分化的研究

目的：为了分离和鉴定人退变椎间盘软骨终板干细胞。方法：收集因腰椎间盘退变性疾病行腰椎间盘摘除术并植骨融合的标本。在解剖显微镜下清理软骨终板组织,并消化软骨终板,提取软骨终板细胞。获得的软骨终板细胞经过琼脂糖三维筛选系统培养后,选取细胞克隆团并进行体外扩增,扩增后的细胞行流式细胞术检测干细胞标志物证实退变软骨终板中存在干细胞。结果：共聚焦免疫荧光提示退变椎间盘软骨终板组织中存在干细胞标志物STR01、CDl05、CD73、CD90阳性的细胞。经琼脂糖三维培养基筛选的CESCs在免疫表型上符合干细胞标准。结论：在人退变椎间盘的软骨终板中存在具有多向分化潜能的干细胞。     

细胞衰老与椎间盘退变的相关性研究进展

椎间盘退变(intervertebral disc degeneration,IDD)是导致下腰痛的主要原因之一,严重降低患者生活质量,并给家庭带来沉重的经济负担.细胞衰老是驱动IDD的关键因素,而炎症反应、氧化应激、线粒体功能障碍、端粒缩短、DNA损伤、营养剥夺、机械负荷异常和表观遗传学改变介导了椎间盘细胞的衰老进程...     

椎间盘退变动物模型的研究进展

椎间盘退变是腰痛发生的主要原因,严重影响了人们的生活和工作。尽管具体发病机制尚不明确,但近年来其相关动物模型的研究有了很大的进步。造模方法包括结构损伤、应力改变及基因敲除等,本文综述并讨论了这些方法的优缺点和应用方向,以期为后续的研究奠定理论基础。     

Peroxiredoxin Ⅱ在退变椎间盘髓核中的表达及临床意义

目的:检测Pcroximdoxin Ⅱ在腰椎间盘髓核组织中的表达,分析其在椎间盘退变中的临床意义.方法:用蛋白免疫印迹(Western blot)的方法检测Peroxiredoxin Ⅱ在正常、突出及脱出腰椎间盘髓核中的表达情况.结果:Peroxiredoxin Ⅱ在退变椎间盘髓核中表达丰富,而在正常椎问盘髓核中表达微弱,两者比较差异显著(P<0.05),在突出和脱出椎间盘髓核中表达无显著性差异(P>0.05).结论:Peroxiredoxin Ⅱ在正常及退变腰椎间盘髓核组织中差异表达.     

几种椎间盘退变动物模型的建立和应用

椎间盘退变是一种年龄相关的退行性疾病,是引起下腰痛的主要因素,严重影响病人的生活质量,并显著增加家庭的经济负担。目前,缺少椎间盘退变的有效干预和治疗手段,部分原因是其发病机制尚未阐明。椎间盘退变动物模型的构建对于阐明该疾病的病理机制至关重要。椎间盘退变是一个复杂的过程,受机械应力、结构损伤、生物化学与基因表达等多种因素的影响。本文总结了应用异常机械应力、结构损伤、生物化学或化学诱导和基因敲除等方式构建的椎间盘退变动物模型。生物力学是维持椎间盘稳态的重要因素,异常的机械应力会导致椎间盘退变。同时,椎间盘退变常伴随结构性损伤,椎间盘结构破坏也会导致椎间盘发生退变。此外,生物化学或化学诱导和关键基因敲除也会导致椎间盘退变。本文按照造成异常机械应力的因素将机械应力模型分为加压模型和失稳模型;按照椎间盘结构将结构损伤模型分为髓核与纤维环损伤模型和软骨终板损伤模型。总结了生物化学或化学诱导模型以及新型的基因敲除模型。讨论了不同类型椎间盘退变动物模型的可能应用和局限性。     

Cathepsin L与MMP-3在兔椎间盘退变中相关性研究

目的:探讨组织蛋白醇L(Cathepsin L)与基质金属蛋白酶-3(MMP-3)在兔椎间盘退变中的相关性.方法:健康大白兔60只随机分为实验组、阴性对照组、空白对照组,实验组分为三个亚组,椎间盘内注射3种不同浓度的Cathepsin L,阴性对照组中在椎间盘内注射生理盐水,空白对照组不做任何处理.采用HE粢色组织学观察椎间盘的退变特征,免疫组织化学S-P法检测椎间盘组织中MMP-3的表达.结果:HE染色组织学观察6周时在实验组椎间盘中,组织学观察到不同程度的椎间盘退变特征:□核脊索细胞逐渐减少,并逐渐被纤维软骨组织替代,纤维环与髓核之间失去明显的界限.免疫组织化学染色结果,3周、6周时实验组MMP-3的阳性率均高于空白对照组及阴性对照组(P＜0.05).结论:Cathepsin L与MMP-3共同参与了兔椎间盘的退变,Cathepsin L可能促进MMP-3在椎间盘内的生成,从而导致椎间盘的退变.     

PeroxiredoxinⅡ在退变椎间盘髓核中的表达及其临床意义

目的：检测PeroxiredoxinⅡ在腰椎间盘髓核组织中的表达,分析其在椎间盘退变中的临床意义。方法：用蛋白免疫印迹（Western blot）的方法检测PeroxiredoxinⅡ在正常、突出及脱出腰椎间盘髓核中的表达情况。结果：PeroxiredoxinⅡ在退变椎间盘髓核中表达丰富,而在正常椎间盘髓核中表达微弱,两者比较差异显著（P〈0.05）,在突出和脱出椎间盘髓核中表达无显著性差异（P〉0.05）。结论：PeroxiredoxinⅡ在正常及退变腰椎间盘髓核组织中差异表达。     

Peroxiredoxin Ⅱ在退变椎间盘髓核中的表达及其临床意义

目的:检测PeroxiredoxinⅡ在腰椎间盘髓核组织中的表达,分析其在椎间盘退变中的临床意义。方法:用蛋白免疫印迹(Western blot)的方法检测PeroxiredoxinⅡ在正常、突出及脱出腰椎间盘髓核中的表达情况。结果:PeroxiredoxinⅡ在退变椎间盘髓核中表达丰富,而在正常椎间盘髓核中表达微弱,两者比较差异显著(P<0.05),在突出和脱出椎间盘髓核中表达无显著性差异(P>0.05)。结论:PeroxiredoxinⅡ在正常及退变腰椎间盘髓核组织中差异表达。     

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。     

不同月龄大鼠椎间盘退变与多效生长因子表达的关系

目的观察不同月龄大鼠椎间盘的形态学变化并检测椎间盘中多效生长因子（pleiotrophin,PTN）的表达,探讨PTN与椎间盘退变的关系。方法取Wistar大鼠50只,以1,3,6,12,18个月龄不同分为5组,每组10只。采用苏木精-伊红染色观察椎间盘的形态学变化。采用SABC免疫组织化学方法,检测椎间盘中PTN的表达情况;结果（1）随着月龄的增加,椎间盘组织结构紊乱的程度逐渐增加,髓核内基质降解、正中出现空腔,胶原纤维增生、粗大、排列紊乱、并可见纤维断裂或缺失。（2）随着大鼠月龄的增加（1-12月龄）,椎间盘细胞中PTN的表达有逐渐减低的趋势,但至18月龄,PTN表达又有所增加;6和12月龄组椎间盘细胞中PTN的表达显著低于1月龄组,而18月龄组PTN的表达显著高于12月龄组。同月龄组椎间盘细胞中,PTN在终板的表达高于髓核和纤维环,髓核和纤维环中PTN的表达未见明显差异。结论大鼠椎间盘结构随月龄增加发生退行性变,PTN参与了大鼠椎间盘的退变,并可能通过促进椎间盘组织中新生血管的形成,延缓椎间盘的退变。     

Effect of Cartilage Endplate on Cell Based Disc Regeneration: A Finite Element Analysis

This study examines the effects of cartilage endplate (CEP) calcification and the injection of intervertebral disc (IVD) cells on the nutrition distributions inside the human IVD under physiological loading conditions using multiphasic finite element modeling. The human disc was modeled as an inhomogeneous mixture consisting of a charged elastic solid, water, ions (Na⁺ and Cl⁻), and nutrient solute(oxygen,glucose and lactate) phases. The effect of the endplate calcification was simulated by a reduction of the tissue porosity (i.e., water volume faction) from 0.60 to 0.48. The effect of cell injection was simulated by increasing the cell density in the nucleus pulposus (NP) region by 50%, 100%, and 150%. Strain-dependent transport properties(e.g., hydraulic permeability and solute diffusivities) were considered to couple the solute transport and the mechanical loading. The simulation results showed that nutrient solute distribution inside the discis maintained at a stable state during the day and night. The physiological diurnal cyclic loading does not change the nutrient environment in the human IVD. The cartilage endplate plays a significant role in the nutrient supply to human IVD. Calcification of the cartilage endplate significantly reduces the nutrient levels in human IVD. Therefore, in cell based therapy for IVD regeneration, theincreased nutrient demand as a result of cell injection needs to be addressed. Excessive numbers of injected cells may cause further deterioration of the nutrient environment in the degenerated disc. This study is important for understanding the pathology of IVD degeneration and providing new insights into cell based therapies for low back pain.     

透明质酸在间充质干细胞向软骨细胞分化中的应用

随着组织工程学的发展,利用间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)定向分化为软骨细胞,用于治疗骨性关节炎、关节创伤等因素造成的软骨缺损的研究方兴未艾。透明质酸(hyaluronic acid,HA) 是一种酸性多糖类生物大分子,亦是软骨基质的主要成分之一。由于其优良的生物相容性、可降解等特性,HA已成为优良的天然生物材料,其作为支架材料应用于软骨缺损修复已有一段历史。近年来又发现,HA除作为载体支架材料外,还可作为调节因子应用于MSCs向软骨细胞分化。以下将对近年来利用HA应用于MSCs向软骨细胞分化的研究进行总结,旨在为以MSCs为基础的组织工程化软骨的临床应用奠定基础。     

miRNA在人骨髓来源间充质干细胞软骨诱导分化过程中的表达

目的：研究miRNAs在人骨髓来源间充质干细胞软骨诱导分化过程中的表达情况。方法：以从骨髓中分离培养的MSCs及软骨诱导培养后的细胞为实验对象,利用基因芯片检测miRNAs的表达情况,由SAM分析得到MSCs较其诱导培养细胞中差异表达的miRNAs,再进行生物信息学分析。结果：①分离培养出的MSCs经软骨诱导培养21天后,已具有软骨细胞特性,经芯片检测并SAM分析,软骨诱导培养的细胞较MSCs高表达的miRNAs有6个：hsa-miR-572、hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-28、hsa-miR-152、hsa-miR-560;软骨诱导培养的细胞较MSCs低表达的miRNAs有2个：hsa-miR-424、hsa-miR-122a。②利用TargetScan预测其靶基因,并行生物信息学分析,其中hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-152及hsa-miR-424的预测靶基因中多为参与细胞分化、骨形成、软骨形成及干细胞表型相关的基因。结论：hsa-miR-130b、hsa-miR-193b、hsa-miR-152和hsa-miR-424等对人骨髓来源间充质干细胞的软骨分化起着重要调控作用。     

女性退行性腰椎滑脱椎体软骨终板内雌激素受体的表达及其意义

探讨雌激素受体(ER)在绝经后女性退变性腰椎滑脱软骨终板内的表达及其意义。方法:用RT-PCR方法检测绝经后女性退变性腰椎滑脱(DS)患者的与女性腰椎管狭窄患者(SS)患者的软骨终板内雌激素受体mRNA的表达;Western blot方法检测绝经后女性退变性腰椎滑脱(DS)患者的与女性腰椎管狭窄患者(SS)患者的软骨终板内雌激素受体蛋白质的表达;用免疫组织化学法(Envision法)检测绝经后女性退变性腰椎滑脱(DS)患者的与女性腰椎管狭窄患者(SS)患者的软骨终板内雌激素受体的分布和表达;分析雌激素、雌激素受体和退变性腰椎滑脱之间的关系。结果:软骨终板中雌激素受体mRNA的表达量在绝经后女性退变性腰椎滑脱患者中较女性腰椎管狭窄患者(SS)明显下调(P＜0．05);绝经后女性退变性腰椎滑脱患者的软骨终板中雌激素受体蛋白质的表达量较女性腰椎管狭窄患者(SS)明显下调(P＜0．05);免疫组织化学结果显示雌激素受体在绝经后女性退变性腰椎滑脱(DS)的软骨终板中仅少量表达,在绝经后女性腰椎管狭窄患者(SS)的软骨终板中表达量较强。结论:绝经后女性退行性腰椎滑脱患者软骨终板中雌激素受体表达量较绝经后女性腰椎管狭窄患者显著下调,可能是引起绝经后女性退行性腰椎不稳高发的原因之一。     

Directed Differentiation of Notochord-like and Nucleus Pulposus-like Cells Using Human Pluripotent Stem Cells

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Efficient Generation Human Induced Pluripotent Stem Cells from Human Somatic Cells with Sendai-virus

A few years ago, the establishment of human induced pluripotent stem cells (iPSCs) ushered in a new era in biomedicine. Potential uses of human iPSCs include modeling pathogenesis of human genetic diseases, autologous cell therapy after gene correction, and personalized drug screening by providing a source of patient-specific and symptom relevant cells. However, there are several hurdles to overcome, such as eliminating the remaining reprogramming factor transgene expression after human iPSCs production. More importantly, residual transgene expression in undifferentiated human iPSCs could hamper proper differentiations and misguide the interpretation of disease-relevant in vitro phenotypes. With this reason, integration-free and/or transgene-free human iPSCs have been developed using several methods, such as adenovirus, the piggyBac system, minicircle vector, episomal vectors, direct protein delivery and synthesized mRNA. However, efficiency of reprogramming using integration-free methods is quite low in most cases.Here, we present a method to isolate human iPSCs by using Sendai-virus (RNA virus) based reprogramming system. This reprogramming method shows consistent results and high efficiency in cost-effective manner.     

蛋白质组学在干细胞研究中的应用

蛋白质组学技术通过整合多项技术来分析生物体的全部蛋白质成分,通过考察不同状态下细胞或组织蛋白质组的变化情况来了解细胞活动的分子机理。干细胞分化过程中受外界条件的影响其蛋白表达模式也表现出一定的差异,对干细胞分化过程中进行蛋白质组学研究将有利于从蛋白质分子水平上阐明干细胞的分化机理。本文对蛋白质组学及其在干细胞研究中的应用加以评述。     

Feeder-free Derivation of Neural Crest Progenitor Cells from Human Pluripotent Stem Cells

Human pluripotent stem cells (hPSCs) have great potential for studying human embryonic development, for modeling human diseases in the dish and as a source of transplantable cells for regenerative applications after disease or accidents. Neural crest (NC) cells are the precursors for a large variety of adult somatic cells, such as cells from the peripheral nervous system and glia, melanocytes and mesenchymal cells. They are a valuable source of cells to study aspects of human embryonic development, including cell fate specification and migration. Further differentiation of NC progenitor cells into terminally differentiated cell types offers the possibility to model human diseases in vitro, investigate disease mechanisms and generate cells for regenerative medicine. This article presents the adaptation of a currently available in vitro differentiation protocol for the derivation of NC cells from hPSCs. This new protocol requires 18 days of differentiation, is feeder-free, easily scalable and highly reproducible among human embryonic stem cell (hESC) lines as well as human induced pluripotent stem cell (hiPSC) lines. Both old and new protocols yield NC cells of equal identity.