骨髓间充质干细胞在组织工程研究中的应用新进展

骨髓间充质干细胞又称为骨髓源性间充质干细胞,是指存在于骨髓基质细胞系统中的一类干细胞,具有高度稳定的体外扩增能力和多向分化潜能等特点。骨髓间充质干细胞因其取材方便,易于分离和培养,以及在适当条件下可诱导分化为皮肤、骨骼、内脏、血液、神经等多种组织细胞的独特优势,目前被广泛应用于药物开发、免疫调节、组织修复、器官重建等多个研究领域。近年来,骨髓间充质干细胞作为种子细胞在组织工程领域有着非常诱人的潜在应用前景。本文就骨髓间充质干细胞在组织工程学研究中应用的最新进展作一综述。     

骨髓间充质干细胞及其临床应用研究进展

骨髓间充质干细胞因具有容易获得、容易体外培养增殖、长期培养的过程中始终保持多向分化的潜能、抗原性小、组织修复能力强等特征,使之成为干细胞研究领域的热点和前沿,并被认为是最有前途的组织工程种子细胞之一。以干细胞工程为代表的现代组织工程学为组织器官的修复与替代提供了一个崭新的领域,并将此领域扩展到细胞替代治疗、支持造血、基因治疗等更多方面。     

大鼠骨髓间充质干细胞的原代培养及鉴定

摘要 目的：研究大鼠BMSCs（骨髓间充质干细胞）原代培养与纯度鉴定的方法。方法：无菌环境中,从SD大鼠股骨与胫骨端采集骨髓,先行酶消化,利用全骨髓细胞悬液贴壁法对提取BMSCs实施传代培养,选取生长良好的第3代细胞进行鉴定;对BMSCs实施成脂与成骨诱导分化,同时经由油红O（ORO）与茜素红（ARS）染色法对诱导分化效果加以鉴定;借助流式细胞术（FCM）对CD34、CD44与CD90这3类BMSCs表面标志物的表达展开分析。结果：BMSCs是长梭状贴壁细胞,生长状态为纤维细胞样漩涡状;在第3代BMSCs传代期间,其第1-3 d发展至生长潜伏期,呈较慢速的生长;第3-5 d发展至对数生长期,呈高速生长;待至第7 d长速增殖最大,速度停止上升进入平缓期;BMSCs成骨、成脂诱导结束后,对其诱导分化鉴定发现：细胞出现明显形态学变化,通过ORO对脂肪染色,细胞显示橘红色;待成骨诱导培养结束,通过ARS对钙盐染色,显示红色,且出现矿化结节沉积,说明BMSCs具有良好的成骨、成脂分化能力;FCM测定发现：CD34表达呈阴性（1.09 %）,CD90（96.8 %）与CD44（92.4 %）皆呈阳性,与BMSCs表型相符。结论：经由全骨髓黏附培养技术有效分离BMSCs,且完成培养。     

不同龄大鼠骨髓间充质干细胞活性对比

目的:分别在低氧环境和正常氧环境下研究不同周龄SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的细胞活性以及细胞分化能力的差别,并观察和检测不同周龄大鼠的骨髓间充质干细胞成骨活性有何差异。方法:1)、进行不同周龄SD大鼠骨髓间充质干细胞的提取及在低氧环境及正常氧环境下的培养。2)、进行细胞生物活性的测定及比较。结果:低氧环境下培养的2周4周龄大鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)活性好于常氧状态下培养的2周4周龄大鼠的骨髓间充质干细胞(BMSCs)。结论:低氧环境下培养的年轻大鼠的骨髓间充质干细胞活性较好。     

骨髓间充质干细胞移植对脑梗死大鼠神经功能恢复的影响

目的:观察骨髓间充质干细胞(BMSC)移植对脑梗死大鼠神经功能恢复的影响,并对其相关机制进行探讨。方法:90只大鼠随机分为3组:假手术组、对照组、BMSC移植组,每组30只。对照组和BMSC移植组建立大鼠大脑中动脉阻塞(MCAO)模型,假手术组只需要分离大鼠颈部组织,而不造MCAO模型。BMSC移植组在MCAO模型术后1天经尾静脉注射1 mL/3×10~6 BMSC,对照组注射同剂量的生理盐水,于MCAO术后1 d、3 d、7 d、14 d、21 d、28 d、35 d、42 d、49 d分别对各组大鼠进行神经功能评分(mNSS),术后2个月对BMSC移植组及对照组大鼠脑组织进行免疫组化染色,检测MAP2、TUJ1、Ⅷ因子、GFAP的表达情况。结果:在治疗后的第7天至第35天,BMSC移植组mNSS均显著低于对照组(P0.05)。术后2个月,BMSC移植组MAP2、TUJ1、Ⅷ因子表达量显著高于对照组,而GFAP表达量显著低于于BMSC对照组(P0.01)。结论:BMSC移植可以促进脑梗死神经功能的恢复。     

3种间充质干细胞成软骨分化潜能比较

目的:比较骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、滑膜间充质干细胞3种间充质干细胞的成软骨分化潜能,为软骨组织工程中种子细胞的选择提供实验依据。方法:采用贴壁法分别分离提取兔骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、滑膜间充质干细胞3种间充质干细胞,并进行传代培养,绘制3种间充质干细胞的生长曲线并比较其倍增时间。将3种间充质干细胞成软骨诱导14 d后,行甲苯胺蓝染色及II型胶原免疫组化染色以观测3种细胞成软骨分化能力。结果:脂肪间充质干细胞的倍增时间短于骨髓间充质干细胞,滑膜间充质干细胞的倍增时间最短;3种细胞成软骨诱导14 d后均产生糖胺聚糖和II型胶原,且组与组之间II型胶原表达水平的差异有统计学意义,骨髓间充质干细胞组高于脂肪间充质干细胞组(P0.01),滑膜间充质干细胞组高于骨髓间充质干细胞组(P0.01)。结论:在一定的培养条件下,3种间充质干细胞均有一定的成软骨细胞分化潜能,滑膜间充质干细胞最快的增殖速度及最强的成软骨分化潜能。     

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。     

骨髓间充质干细胞捕获支架对犬冠状动脉再狭窄影响的研究

目的:观察骨髓间充质(MSCs)干细胞捕获支架能否预防和减少犬冠状动脉支架植入术后再狭窄.方法:①用乙基纤维素作为包被底物对支架进行包被,然后再包被骨髓间充质干细胞抗体.②以球囊损伤法建立犬冠状动脉狭窄模型,应用标准球囊导管技术,将包被有抗体的支架植入犬(n=20)冠状动脉前将支损伤段远端,再以相同方法在损伤段近端植入裸支架作为对照组(n=20).4w后处死动物,取出支架段血管行血管内超声(IVUS)及血管形态学检测分析血管管腔面积和内膜增生面积.结果:术后4周,骨髓间充质干细胞捕获支架组较裸支架组的最小管腔直径和新生内膜面积较明显减少(P<0.05),而最小管腔面积则明显增加(P<0.05).结论:骨髓间充质干细胞捕获支架能快速修复损伤的血管内膜,降低再狭窄的发生.     

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。     

猫骨髓间充质干细胞的体外分离培养、纯化、鉴定

目的:分离、培养、纯化家猫的骨髓间充质干细胞,并对获得细胞的表面标志物进行鉴定,为进一步利用骨髓间充质干细胞的细胞移植实验奠定基础。方法:采用全骨髓贴壁法体外分离、培养、纯化家猫骨髓间充质干细胞,通过多次更换培养液获得较纯化的骨髓间充质干细胞,倒置相差显微镜下对细胞形态进行观察;根据第1、3、5、7、9代细胞的镜下增殖情况绘制出生长曲线;通过流式细胞仪检测细胞表面标志抗原CD34、CD44和CD90的表达率。结果:在倒置相差显微镜下观察,分离培养的骨髓间充质干细胞贴壁呈梭形或纺锤形;原代细胞生长丛集成片,5~7 d达到融合,进行传代;培养到第三代以后,细胞出现相对均匀的梭形扁平外观,迅速增殖的细胞呈涡流样排列;第3、5代骨髓间充质干细胞增殖能力强于第7、9代;采用流式细胞仪分析结果显示细胞的CD34、CD44和CD90阳性率分别为17.5%、97.9%和91%,这与骨髓间充质干细胞表面抗原的表达一致。结论:分离培养的细胞具有骨髓间充质干细胞特性,成分相对单一,第3、5代细胞纯度高,增殖能力强,适用于进一步的实验研究。     

黄芪甲苷联合骨髓间充质干细胞对糖尿病肾病大鼠的肾脏保护作用研究

目的:研究黄芪甲苷(Astragaloside Ⅳ, AS-Ⅳ)联合骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)对链脲佐菌素(Streptozocin, STZ)诱导的糖尿病肾病(Diabetic nephrology, DN)大鼠肾脏的保护作用。方法:8周龄正常雄性SD(Sprague Dawley, SD)随机选取8只作为正常对照组,其余大鼠给予腹腔注射60 mg/kg剂量STZ建立糖尿病模型。造模成功的大鼠随机分为模型组、BMSCs组和BMSCs+AS-Ⅳ组,每组8只。BMSCs+AS-Ⅳ组给予AS-Ⅳ口服灌胃治疗。BMSCs组与BMSCs+AS-Ⅳ组给予尾静脉注射BMSCs,正常对照组和模型组尾静脉注射相同剂量的无血清DMEM培养基。于第10周末收集大鼠24小时尿液,并留取肾脏组织,测定24 h尿白蛋白排泄,观察肾脏病理改变,并采用免疫组织化学方法检测肾组织中α-SMA、Desmin、Nephrin、NOX4的表达。结果:与模型组相比,BMSCs组与BMSCs+AS-Ⅳ组大鼠的肾脏病理损伤明显改善,肾小球系膜细胞增生,系膜基质增多;肾组织中NOX4、Desmin和α-SMA蛋白表达降低,Nephrin蛋白表达增加,24 h尿白蛋白排泄均明显减轻,且BMSCs联合AS-Ⅳ治疗组效果更显著(P0.05)。结论:AS-Ⅳ联合BMSCs治疗可缓解糖尿病肾病大鼠肾脏病理损伤,改善DN大鼠肾组织的氧化应激,改善肾脏足细胞转分化,从而减轻蛋白尿排泄,具有肾脏保护作用。     

肌腱组织工程研究进展

随着人口的年龄和预期寿命的增加,尤其是在年轻的人群中,肌腱损伤将变得更加普遍。传统的肌腱修复方法有许多不足之处,其功能重建不能令人满意。组织工程是一个发展的领域,组织工程肌腱体外的构建和体内的应用技术逐渐成熟,为临床上治疗肌腱缺损提供了一种不需要自体肌腱移植而且更加有前景的途径。在肌腱组织工程的研究中所面临的挑战和未来的发展方向为:种子细胞,新型支架材料和力学刺激。近年来肌腱干细胞的发现为种子细胞的选择提供了新思路,力学刺激对组织工程肌腱的影响也逐渐成为热点。本文就组织工程肌腱研究中种子细胞、支架材料和力学刺激的进展做一综述,并对未来的发展进行展望。     

去甲肾上腺素对骨髓间充质干细胞增殖的影响

目的:观察去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)对骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖的影响及其作用途径.方法:分离培养正常大鼠BMSCs,采用3H-TdR掺入实验检测不同浓度的NE(10-7-10-4 M)作用8h及10-5M的NE作用不同时间(0-24h)BMSCs细胞增殖情况,real time RT-PCR检测肾上腺素能受体α1A-AR,α1B-AR和α1D-AR mRNA表达变化情况.结果:10-7-10-4M的NE作用8h后均促进了BMSCs细胞的增殖.并且在10-5M时NE对BMSCs的促增殖效应最为显著;正常组BMSCs细胞的α1A-AR,α1B-AR,α1D-AR mRNA表达维持在较低水平,加入10-5M的NE作用后α1-AR三个亚型mRNA表达水平均有不同程度的升高(P<0.05).结论:NE能够促进BMSCs的增殖,并且这种促增殖作用是通过AR依赖的信号通路来调节的.     

骨髓间充质干细胞在脱细胞真皮基质再生过程中的初步研究

较大的腹壁缺损需要应用补片修复来缓解腹横筋膜的张力,人工合成补片的应用一定程度上实现了无张力修补的目的,但它在腹壁外科应用中有诸多的并发症,诸如复发率高,腹腔黏连,肠穿孔导致腹膜炎,侵袭性肠瘘等影响患者术后的正常生活,而脱细胞真皮基质(Acellular dermal matrix,ADM)作为一种新型的生物材料应用在腹壁外科中能解决上述人工合成补片所带来的并发症发挥强大作用且能与周围组织较好的融合,最后改建成宿主自身组织已并在多学科领域中广泛应用;骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)能参与组织自我修复,并能分化成为多种功能细胞,分泌各种生长因子,在ADM内源性转归过程中可发挥作用。本文就对骨髓间充质干细胞在ADM生物补片应用于临床疝修补术中转归机制的研究做一综述。     

猪骨髓间充质干细胞的分离培养与鉴定

目的:建立猪骨髓间充质干细胞(pMSCs)体外分离培养、纯化和鉴定的方法,为下一步实验研究奠定基础.方法:采用密度梯度离心法获得骨髓单核细胞,接种后形成单层贴壁的成纤维样细胞.免疫荧光及PCR检测细胞表面标志及多能性基因的表达,并鉴定分离细胞的多向诱导分化潜能.结果:体外培养的原代细胞10天达到融合,传代后仍具有成纤维样的形态;免疫荧光结果见波形蛋白(Vimention)和Oct4标记阳性,CD45阴性;PCR分子检测见多能性基因OCT-4,nanog的表达;细胞具有分化为成骨细胞和成脂细胞的能力.结论:采用密度梯度离心法获得的pMSCs体外增殖能力强,纯度高,具有间充质干细胞的特性,pMSCs分离培养体系的成功建立为下一步实验研究奠定基础.     

组织工程中应力对骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞的影响

骨髓间充质干细胞具有自我复制、未分化的特点,并可在不同条件下分化为中胚层起源的多种细胞,是一种成体多能干细胞。就组织工程而言,良好的种子细胞是组织工程技术的关键,骨髓间充质干细胞的性质决定了其在骨组织工程领域中的重要地位。此外,骨骼系统属于机体的运动系统,承担体重是骨骼的重要功能之一;而且,人体内几乎所有的细胞都会受到力学因素的影响,故有必要研究力学因素对骨髓间充质干细胞诱导分化为成骨细胞的作用,为骨髓间充质干细胞的体外扩增、诱导分化及培养提供一种新途径。