间充质干细胞的分化与能量代谢

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是一种具有自我更新及多向分化潜能的多能干细胞。MSCs的多向分化潜能、旁分泌和免疫调控功能在损伤组织修复、再生和细胞治疗方面显示出巨大的临床应用前景。能量代谢是细胞新陈代谢的重要内容和细胞功能实现的重要基础,能量代谢的变化与细胞多种生物学行为的改变密切相关。干细胞分化过程中能量代谢发生了改变,而改变干细胞的能量代谢途径也能调控干细胞的分化命运,因此干细胞与能量代谢之间相互影响。现就MSCs的分化与能量代谢之间的关系进行综述。     

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。     

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。     

组蛋白乙酰化对成体干细胞生物学性状的影响

成体干细胞（adult stem cells,ASCs）是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞,它们可以再生修复损伤的组织和器官,是组织工程和细胞治疗的理想细胞。但是ASCs在体外扩增过程中容易发生自主分化和衰老,影响其在临床的广泛应用。组蛋白乙酰化作为表观遗传调节的重要机制,参与细胞分化、衰老及凋亡等众多细胞活动的调控。该文就组蛋白乙酰化对成体干细胞生物学性状的影响进行综述。     

MSCs心肌样细胞分化过程中GCN5募集促分化相关蛋白的筛选

筛选并分析间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)诱导分化为心肌样细胞过程中GCN5招募促分化相关蛋白集合体的组成。免疫荧光细胞化学、实时荧光定量PCR鉴定MSCs经5-氮杂胞苷(5-azacytidine,5-azaC)诱导分化为心肌样细胞;免疫共沉淀技术分离、串联质谱鉴定GCN5募集蛋白集合体组成,并从心肌细胞分化角度筛选、验证分化相关蛋白因子。MSCs经5-azaC诱导分化的心肌样细胞表达心肌特异性基因GATA4、MEF2C和心肌细胞结构、功能蛋白cTnt、MHC和Cx43;筛选、验证出心肌细胞分化相关GCN5招募蛋白归类为:(1)DNA结合蛋白Sp1/KLF;(2)转录辅激活子PGC-1α和Rb1;(3)转录延伸复合体组成成分以及信号通路蛋白Akt。通过筛选获得MSCs经诱导向心肌样细胞分化过程中心肌分化相关蛋白因子,为进一步研究干细胞分化信号传导途径、特异性生物靶点干预以及提高干细胞分化效率打下了基础。     

Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化

Wnt信号通路调控细胞增殖、再生、分化等多种细胞生物学过程。近年来研究表明,Wnt信号通路参与干细胞成软骨分化的起始、间充质的凝集、分化和肥大等一系列阶段。阐明其具体机制对软骨损伤修复及软骨功能的维持十分重要。该文就经典和非经典Wnt信号通路调控干细胞成软骨分化的研究进展进行综述。     

整合素参与间充质干细胞分化

整合素是一类跨膜受体,是由α和β两个亚单位组成的异二聚体,主要通过与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)相互作用将外界信号传入细胞内,并且在细胞生存、迁移、分化等多种细胞生命活动中发挥关键作用。具有多向分化潜能的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的分化依赖整合素参与的信号通路,涉及MAPK、Wnt、PI3K信号通路等,而整合素的表达与活化受多种因素影响,如纳米形态微环境、抗坏血酸、骨成型蛋白-2、纤连蛋白、钙粘素、流体切应力等。本文主要对整合素表达的影响因素、整合素促进MSCs分化及其机制方面进行综述。     

Notch信号通路对神经干细胞增殖分化的作用

神经干细胞作为一种具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,它的增殖和分化受到多种源于自身或外在、邻近或远程细胞信号通路的调控,各种细胞因子及胞间通讯在神经干细胞的增殖和分化中发挥着重要的作用。近年来的多种研究表明,Notch信号通路正是这样一种可以通过相邻细胞的配体与受体相互作用,从而传递信号,进一步发挥其生物学功能的重要信号通路。该通路参与了神经干细胞维持自我形态及向多种具有不同功能的神经细胞分化的过程．对于研究神经干细胞的增殖和分化具有巨大的意义。该文将就当前Notch信号通路对神经干细胞增殖分化影响的相关研究进行简要综述。     

巨核细胞生成调控相关细胞因子及其作用研究进展

造血干细胞分化生成巨核细胞是一个十分复杂的过程,包括造血干细胞动员及其向巨核系祖细胞分化,巨核系祖细胞增殖、分化生成未成熟巨核细胞,巨核细胞的成熟和血小板释放等过程。研究发现,造血干细胞动员及其向各系细胞分化的大部分过程都在一种称为"龛"的结构中进行,多种龛内信号分子参与了造血干细胞的动员和分化调控。该文对造血干细胞龛内参与造血干细胞动员和分化生成巨核细胞的几种重要细胞因子及其调控作用进行综述。     

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。     

骨髓间充质干细胞移植与肾脏病

骨髓间充质干细胞是目前广受关注的一群成体干细胞,具有取材容易,增殖能力强,生物学特性稳定,可以跨胚层分化,低免疫源性,参与受损组织修复等优点,随着组织工程的兴起和发展以及其自身所特有的生物学特性,人们逐渐认识到将骨髓间充质干细胞作为肾脏病移植治疗的种子细胞具有良好的应用前景。本文就骨髓间充质干细胞的生物学特性及其在肾脏病移植治疗中的进展做一综述。     

脂肪细胞的发育分化

脂肪组织是人体重要的能量贮存器官,同时还是一个重要的内分泌器官。适量的脂肪组织为人体所必需,但过多或过少的脂肪组织都会引起代谢综合征。脂肪细胞起源于血管基质中多潜能干细胞,这类干细胞具有自我更新和多向分化的潜能,在合适的条件下不仅可以分化为脂肪细胞,还可分化为肌肉细胞、软骨细胞和成骨细胞等中胚层来源的细胞。从多潜能干细胞到脂肪细胞的发育阶段可被分为三个阶段：（1）多潜能干细胞;（2）前脂肪细胞;（3）脂肪细胞。目前本领域的研究集中在干细胞定向为前脂肪细胞的机理以及这些定向为前脂肪细胞的干细胞的来源。该文将对从多潜能干细胞发育分化为成熟脂肪细胞的过程进行详细的阐述。     

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。     

骨髓间充质干细胞移植对大鼠低氧性肺动脉高压的影响

目的：探讨骨髓间充质干细胞（MSCs）移植对大鼠低氧性肺动脉高压（HPH）的影响。方法：体外分离、培养、鉴定SD大鼠骨髓MSCs、绿色荧光蛋白腺病毒标记MSCs细胞。将健康雄性SD大鼠随机分为4组：正常对照组（NC组）8只、低氧性肺动脉高压组（HPH组）8只,低氧性肺动脉高压同时骨髓间充质干细胞移植组（MSCs组）24只,低氧性肺动脉高压同时携带血管内皮生长因子（VEGF）的MSCs移植组（VEGF＋MSCs组）24只。采用常压间歇低氧法建立大鼠肺动脉高压模型,干细胞转染并行干细胞移植。观察大鼠平均肺动脉压力（mPAP）,计算右心室肥厚指数（RVHI）,显微镜下观察各组大鼠肺小动脉形态结构改变,并在荧光显微镜下观察干细胞移植7d,14d,28d时腺病毒转染荧光标记的MSCs在肺小动脉分布及表现。结果：NC组28d时mPAP（mmHg）为15．5±1．5,而HPH组、MSCs组及MSCs＋VEGF组分另q为26．1±1．9、21．6±2．7及20．1±2．9,均明显高于NC组（P〈0．01）,但MSCs组及MSCs＋VEGF组较HPH组明显下降（P〈0．01）,MSCs组与MSCs＋VEGF组无明显差别。NC组28d时RVHI为0．28±0．02,而HPH组、MSCs组及MSCs＋VEGF组RVHI分别为0．43±0．07、0．34±0．03及0．35±0．01,均明显高于NC组（P〈0．01）,但MSCs组及MSCs＋VEGF组较HPH组明显下降（P〈0．05）,MSCs组与MSCs＋VEGF组无明显差别。HPH组28d时,肺小动脉管壁明显增厚,管腔明显狭窄、闭塞,内皮细胞不完整,而MSCs组血管壁较HPH组变薄,管腔通畅,内皮细胞完整性改善,MSC8组及MSCs＋VEGF组的表现改变不明显。结论：骨髓间充质干细胞移植可改善肺小动脉血管重塑,从而部分逆转HPH的进程;而将VEGF与MSCs联合移植并未提高单纯MSCs移植的作用。     

间充质干细胞的生物学特性及心血管修复潜能的研究进展

间充质干细胞存在于成体组织中,来源于骨髓、脂肪组织等,在体外易分离和培养,是具有塑料粘附性的一群非均质细胞。它们具有分化的潜能,在适当的条件下可分化为心肌和血管。临床前期研究显示,在心脏损伤模型中移植间充质干细胞有利于心肌修复和心血管形成。其作用机制与间充质干细胞再生和旁分泌能力密切相关。在临床应用中,间充质干细胞具有免疫抑制作用,也可用于异体移植。总之,虽然间充质干细胞的研究尚有许多问题亟待解决,但是它在心脏疾病的细胞治疗和组织工程中已显示出广阔的前景。     

胎儿肺组织来源间充质干细胞的分离、培养、鉴定及重编程初探

该文主要研究将进行胎儿肺部组织来源的间充质干细胞（mesenchymal stem cells derived from fetal lung,FL-MSCs）转变成为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS细胞）。首先使用酶消化法对胎儿肺部组织进行分离,然后采用常规方法进行培养并成功获得成纤维细胞样细胞。使用共聚焦技术检测获得的细胞,发现角蛋白表达呈阴性;共聚焦技术检测c-Myc、Oct4、Nanog以及Nestin四个干性相关因子,发现它们呈阳性;检测成纤维细胞样细胞的免疫表型,符合间充质干细胞的表型判断标准;然后进行诱导分化实验,发现这些细胞可以向成脂、成骨细胞分化,经过以上实验鉴定获得的成纤维细胞为FL-MSCs。使用Yamanaka四因子体系对FL-MSCs进行诱导,可以形成类似人胚胎干细胞（human embryonic stem cells,hES细胞）的克隆,采用核型分析、STR检测分析以及畸胎瘤形成实验初步验证获得的克隆为iPS。     

Rigid matrix supports osteogenic differentiation of stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED)

Stem cell fate can be induced by the grade of stiffness of the extracellular matrix, depending on the developed tissue or complex tissues. For example, a rigid extracellular matrix induces the osteogenic differentiation in bone marrow derived mesenchymal stem cells (MSCs), while a softer surface induces the osteogenic differentiation in dental follicle cells (DFCs). To determine whether differentiation of ectomesenchymal dental precursor cells is supported by similar grades of extracellular matrices (ECMs) stiffness, we examined the influence of the surface stiffness on the proliferation and osteogenic differentiation of stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED). Cell proliferation of SHED was significantly decreased on cell culture surfaces with a muscle-like stiffness. A dexamethasone-based differentiation medium induced the osteogenic differentiation of SHED on substrates of varying mechanical stiffness. Here, the hardest surface improved the induction of osteogenic differentiation in comparison to that with the softest stiffness. In conclusion, our study showed that the osteogenic differentiation of ectomesenchymal dental precursor cells SHED and DFCs are not supported by similar grades of ECM stiffness.     

Adult mesenchymal stem cells and cell-based tissue engineering

The identification of multipotential mesenchymal stem cells (MSCs) derived from adult human tissues, including bone marrow stroma and a number of connective tissues, has provided exciting prospects for cell-based tissue engineering and regeneration. This review focuses on the biology of MSCs, including their differentiation potentials in vitro and in vivo, and the application of MSCs in tissue engineering. Our current understanding of MSCs lags behind that of other stem cell types, such as hematopoietic stem cells. Future research should aim to define the cellular and molecular fingerprints of MSCs and elucidate their endogenous role(s) in normal and abnormal tissue functions.