生长因子对骨髓间充质干细胞增殖、分化的影响

骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stemcell,BMSC)是骨髓基质细胞的重要组成部分,由于其不但能与其他细胞一起支持造血干细胞造血,而且还具有较强的增殖功能及多向分化潜能,在一定诱导因素下可定向分化成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等,近年来已成为生物学和医学的研究热点。本文简要介绍了不同生长因子如血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子-β等对BMSC增殖、分化的影响。     

骨髓间充质干细胞体内诱导分化为心肌细胞

观察骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)植入体内后,在心肌微环境诱导下分化为心肌细胞的能力。无菌条件下取出大鼠双侧股骨及胫骨,冲洗骨髓腔获得细胞,贴壁筛选法纯化MSCs,体外培养、扩增,4,6-二咪基-4-联苯基吲哚(4,6-diamidino-2-phenylindole,DAPI)标记细胞,注入结扎冠脉左前降支所致心肌梗塞模型鼠的心肌组织。在不同时间点处死大鼠,获取心肌组织,采用HE染色和电镜技术对植入MSCs进行形态学观察和超微结构检测,荧光免疫组化检测植入MSCs肌球蛋白重链(MHC)和心肌特异性抗原Cx43的表达,同时应用RT-PCR技术检测心脏早期发育基因NKx2．5、GATA-4的表达。结果发现细胞标记效率为100％,通过连续检测MSCs植入后细胞形态从无规则状态、幼稚细胞表型逐渐向成熟心肌细胞方向转化,植入细胞排列同正常肌纤维方向平行,且植入四周后电镜检测到闰盘的存在;两周出现MHC的表达,后随时间延长表达逐渐增强。四周出现Cx43的表达,以后表达稳定,RT-PCR检测NKx2．5、GATA-4在一天即出现弱表达,两周～三周时表达最强,以后强度逐渐减弱。结果表明MSCs在体内微环境条件下能够转化为心肌细胞。     

Ghrelin联合三氧化二砷对骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化的影响

该文主要探究Ghrelin对三氧化二砷(As2O3)导致的骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖和成骨分化的影响。BMSCs设为对照组、As2O3组、Ghrelin组和联合(As2O3+Ghrelin)组。MTT法检测细胞增殖能力;成骨诱导的第7天和第14天,Real-time PCR及Western blot分别检测成骨相关因子OPN、ALP、RUNX2的mRNA及蛋白表达;第21天,茜素红染色分析钙盐沉积情况。结果显示,细胞增殖能力Ghrelin组>对照组>联合组>As2O3组。与对照组比,As2O3组各因子表达均显著下调(P<0.05),Ghrelin组第14天OPN蛋白表达无显著变化,其余因子均上调(P<0.05);联合组与As2O3组比,第14天OPN基因表达和第7天ALP蛋白表达无显著差异,其余均显著上调(P<0.05)。钙盐沉积:Ghrelin组>对照组>联合组>As2O3组。提示0.5μmol/L As2O3抑制BMSCs增殖和成骨分化,600 ng/mL Ghrelin增强细胞增殖和成骨分化;且Ghrelin能减弱As2O3导致的BMSCs增殖和成骨分化抑制作用。     

人骨髓间充质干细胞在成年大鼠脑内的迁移及分化

骨髓间充质干细胞 (mesenchymalstemcells,MSCs)是目前备受关注的一类具有多向分化潜能的组织干细胞 ,体外可以分化为骨、软骨、脂肪等多种细胞。因此 ,MSCs是细胞治疗和基因治疗的种子细胞之一。为了探索MSCs的迁移和分化趋势 ,为帕金森病 (Parkinsondisease,PD)的干细胞治疗提供理论和实验依据 ,本实验将体外扩增并转染增强型绿色荧光蛋白 (enhancedgreenfluorescentprotein ,EGFP)的人骨髓MSCs注入PD大鼠脑内纹状体 ,观察了人骨髓MSCs在大鼠脑内的存活、迁移、分化以及注射MSCs前后大鼠的行为变化。结果表明 ,人骨髓MSCs在大鼠脑内可存活较长时间 ( 10周以上 ) ;随着时间的延长 ,MSCs迁移范围扩大 ,分布于纹状体、胼胝体、皮质以及脑内血管壁 ;免疫组化法检测证实MSCs在大鼠脑内表达人神经丝蛋白 (neurofilament,NF)、神经元特异性烯醇化酶 (neuron specificeno lase,NSE)以及胶质原纤维酸性蛋白 ( glialfibrillaryacidprotein ,GFAP) ;PD大鼠的异常行为有所缓解 ,转圈数由 8 86±2 0 9r/min下降到 4 87± 2 0 6r/min ,统计学分析P <0 0 5为差异显著。以上观察结果表明 ,骨髓MSCs有望成为治疗PD的种子细胞     

骨髓间充质干细胞向神经细胞分化的研究

无论是在体外实验、还是在体内实验,MSCs都可以向中枢神经系统(CNS)神经细胞分化,但争议颇多。因为功能性神经元不仅要具有典型神经元的形态、特异性标记,还要求具有可兴奋性、能和其他神经元形成突触联系、产生突触电位等,所以对于骨髓间充质干细胞是否能诱导出真正具有功能的神经元存在很大分歧。在此对MSCs向神经细胞诱导分化研究的现况、存在的问题及发展前景给以综述。     

丙二醛对小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

为了探索氧化应激活性中间产物丙二醛对小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及机制,体外培养的间充质干细胞经丙二醛处理后,在第4、7、14、21 d分别提取等份细胞进行碱性磷酸酶活性检测,第7 d时提取RNA通过实时定量RT-PCR测定ALP和Runx2/Cbfal mRNA表达,并在第21 d进行von Kossa染色,茜素红染色.研究发现:丙二醛通过降低碱性磷酸酶活性及ALP和Runx2/Cbfal mRNA的表达,抑制矿化骨节形成.这些结果表明:丙二醛可通过抑制ALP和Runx2/Cbfal通路,抑制小鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化.     

不同干预时间正弦电磁场对大鼠骨髓基质干细胞成骨性分化的影响

目的:研究不同治疗时间正弦电磁场(50 Hz,1.8mT)对体外培养大鼠骨髓间充质干细胞成骨性分化的影响,筛选出最佳临床治疗时间.方法:采用贴壁筛选法培养原代大鼠骨髓间充质干细胞,每天在频率为50 Hz,强度为1.8 mT的磁场环境中处理0.5 h、1.0h、1.5 h、2.0h和2.5h;同时设立未经电磁场处理的细胞作为对照组.于处理后的第3 d、6d、9d和12 d分别测定细胞碱性磷酸酶活性、骨钙素分泌量、钙化结节数以及Ⅰ型胶原表达量,并比较各组间差异;于处理后12 h提取细胞总RNA,用RT Real-Time PCR法检测成骨性分化基因Osterix表达情况.结果:正弦电磁场干预1.0h能明显促进骨髓间充质干细胞的成骨性分化,表现在该组的碱性磷酸酶活性、骨钙素分泌量、钙化结节数、Ⅰ型胶原表达量以及成骨性分化基因的表达量最高,亦显著高于对照组(P＜0.05).结论:50Hz、1.8mT强度的正弦电磁场能促进骨髓间充质干细胞的成骨性分化,以作用1.0h成骨效果最为明显.     

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。     

体外化学诱导人骨髓间充质干细胞分化为心肌样细胞

To investigate the potential of adult mesenchymal stem cells (hMSCs) derived from human bone marrow to undergo cardiomyogenic differentiation after exposure of 5-azacytidine in vitro. A small bone marrow aspirate was taken from the iliac crest of human volunteers, and hMSCs were isolated by 1.073 g/mL Percoll and cultured in the right cell culturing medium as previously described. The phonotypes of hMSCs were identified by flow cytometry. The stem cells were cultured in cell culture medium (as control) and medium mixed with 5-azacytidine (5-aza, 3, 5, 10 micromol/L) (n=5, respectively) for cellular differentiation. We examined respectively with immunohischemistry at 21 days of inducement on desmin, cardiac-specific cardiac troponin I (cTnI), GATA4 & connexin43. The ultrastructures of induced cells were examined by transmission electron microscope. The results indicated that the hMSCs showed a fibroblast-like morphology with vortex distribution in their peak propagation, and express high level of CD44 but negative for CD34 and CD45. 20%-30% cells grown after 5, 10 microl/L 5-aza treatment connected with adjoining cells and coalesced into myotube structures after 14 days. After 21 days of culturing, immunohistochemistry revealed expression of desmin, GATA4, cTnI and connexin43 in 5, 10 micromol/L showed positive, but no cardiac specific protein were found in neither 3 micromol/L nor in control group. The ratio of cTnI positive stained cells in 10 micromol/L group were higher than that in 5 micromol/L group (65.3+/-4.7% vs 48.2+/-5.4%, p<0.05). Electron microscopy revealed myofilaments were formed. The results indicated that purified hMSCs from adult bone marrow can be differentiated into cardiac-like muscle cells with 5-aza inducement in vitro and the differentiation is in line with the 5-aza concentration.     

表皮生长因子诱导骨髓间充质干细胞向视网膜神经细胞分化的体外研究

目的:研究表皮生长因子诱导骨髓间充质干细胞向视网膜神经细胞分化的可能性。方法:体外培养骨髓间充质干细胞,利用流式细胞仪分析其细胞表型。采用含EGF的培养液诱导骨髓间充质干细胞向视网膜神经细胞分化,并利用免疫荧光法进行鉴定。结果:从骨髓中分离培养的细胞具有成纤维细胞样形态,贴壁生长,表型相对均一,表面标志为CD90、CD44、CD147阳性;而CD34、CD38、CD45、CD14、HLA-DR阴性。体外诱导后可以得到神经干细胞标志物nestin、神经胶质细胞标志物GFAP和视网膜光感受器细胞标志物Rhodopsin呈阳性表达的细胞。结论:从骨髓中分离培养得到的间充质干细胞具有向视网膜神经细胞分化的潜能。     

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。     

SD大鼠骨髓间充质干细胞钙离子波动的探究

本实验旨在通过化学药物促进或抑制骨髓间充质干细胞(BMMSCs)增殖以研究胞内Ca2+浓度在此过程中的变化规律.同步化于G1期的MSCs分别用10%胎牛血清(FBS)、15 ng/mL表皮生长因子(EGF)做短期(1 h)或持续(32 h)刺激,或用10 μg/mL丝裂霉素C(Mi C)短期(1 h)刺激和刺激2.5 h后除去,检测胞内Ca2+浓度变化.结果 表明在增殖相关的化学信号瞬时刺激下,MSCs胞内Ca2+信号瞬时增高,然后回复到一个稳态水平:促增殖时维持高稳态水平,抑增殖则低;持续的抑制导致胞内Ca2+波动弱.     

不同强度50 Hz脉冲电磁场促进大鼠颅骨成骨细胞矿化成熟最佳参数的筛选

为研究不同强度脉冲电磁场(pulse electromagnetic fields,PEMFs)对大鼠颅骨成骨细胞（rat skull osteoblasts,OB）增殖及成熟矿化的影响,将大鼠颅骨成骨细胞随机分为 7 组. 检测大鼠颅骨成骨细胞的增殖,细胞内碱性磷酸酶（ALP）活性变化,细胞沉积钙盐的情况,组织化学染色以及成骨细胞内标志性分子表达量的改变.结果显示,0.6 mT组促细胞增殖作用最强（P <0.01）;0.6 mT、1.8 mT、3.0 mT和3.6 mT均能提高ALP活性,其中0.6 mT ALP活性最高（P＜0.01）;在磁场处理4 ～12 d时细胞沉积钙盐逐渐增加,6种强度的脉冲电磁场均能促进钙盐沉积,尤以0.6 mT水平最高; ALP 染色、茜素红染色0.6 mT 组均显著高于对照组（P<0.01）;0.6 mT组 Bmp-2和Collagen-1 mRNA 的表达明显（P<0.01）高于对照组,磁场处理组Rankl mRNA 的表达均比对照组低. 0.6 mT 50 Hz 脉冲电磁场是促进成骨细胞增殖和矿化成熟的最佳参数,这为采用脉冲电磁场治疗骨质疏松症提供了治疗参数的基础支持.     

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.     

1950 MHz射频电磁场对人脐带间充质干细胞增殖和成骨分化的影响研究

目的:间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)具有广阔的临床应用前景,但由于其体外增殖和定向分化等问题,制约了其进一步应用。本研究拟探讨1950MHz射频电磁场(Radio-frequency electromagnetic fields,RF-EMF)对人脐带间充质干细胞(Human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)增殖和成骨方向分化的影响,以期为MSCs的体外增殖和定向分化提供一条新途径。方法:华通氏胶组织块法分离培养人脐带间充质干细胞,流式细胞仪检测间充质干细胞特异性标志物。选择鉴定后的第3至第6代(P3-P6)hUC-MSCs用于实验。将hUC-MSCs细胞暴露或假暴露于频率为1950 MHz,比吸收率(Specific absorption rate,SAR)分别为0.5,1.0和2.0 W/kg的RF-EMF中,每天暴露1 h(5 min开,10 min关),连续暴露7 d。暴露结束后,流式细胞仪检测细胞周期,免疫荧光检测增殖相关蛋白Ki67表达,连续6天用CCK-8方法检测细胞数。在成骨分化研究中,将P3代的hUC-MSCs随机分为假暴露(sham)组,射频辐射暴露(RF)组,成骨诱导培养基组(Induction medium,OM)和成骨诱导培养基联合射频辐射暴露(OM+RF)组,暴露SAR值为2.0 W/kg,其它参数不变。暴露结束后立即检测细胞的碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)活性。结果:原代培养的细胞具有MSC典型外观,且表达MSCs特异性表面抗原。与sham组相比,不同SAR值RF暴露后,hUC-MSCs的增殖能力无明显变化,S期细胞比例及Ki67蛋白水平也无显著改变。此外,hUC-MSCs经SAR值为2.0W/kg的RF暴露7 d,与sham组相比其ALP活性无显著变化。与OM组相比,OM+RF组的ALP活性亦无显著改变。结论:华通氏胶组织块法能够培养出纯度较高的间充质干细胞,本实验条件下的1950 MHz射频电磁场对hUC-MSCs的增殖和成骨分化均无显著影响。     

模拟微重力对骨髓间充质干细胞增殖及其向脂肪方向分化能力的影响

目的：探讨模拟微重力（SMG）对骨髓间充质干细胞（MSCs）的增殖及向脂肪方向分化能力的影响。方法：第一部分将第三代的MSCs分为两组,分别在正常重力下（NG组）及微重力下（SMG组,采用回转模拟装置以30r/min回转模拟微重力）,培养72h后,采用BrdU标记法检测两组细胞的增殖情况,细胞计数法绘制细胞生长曲线。Western Blot检测干细胞标志物Oct4、SSEA4的表达情况,第二部分将第三代MSCs分为三组：第一组在NG条件下培养后,加入脂肪方向诱导剂在NG条件下诱导、第二组在SMG条件下培养,在NG条件下诱导,第三组在SMG条件下培养,在SMG条件下诱导。7天后,油红O染色观察脂肪方向的诱导率,Western Blot检测过氧化物酶增殖物激活受体γ2（PPARγ2）以及Oct4的表达。结果：第一部分：流式细胞仪检测SMG组BrdU标记阳性率明显高于NG组,表明细胞增殖较快,Western Blot结果显示SMG组细胞中Oct4、SSEA4的表达量明显高于NG组,有统计学意义。第二部分：脂肪方向诱导后第一组细胞油红O染色阳性,Western Blot显示PPARγ2呈阳性表达,Oct4仅有微量表达,第二组油红O染色阳性表达率明显高于第一组,且PPARγ2表达较第一组增多,几乎未见Oct4的表达,第三组细胞油红O染色阴性,且几乎不表达PPARγ2,而Oct4表达较前两组升高。结论：模拟微重力可促进骨髓间充质干细胞增殖,提高其向脂肪方向分化的能力可能与微重力保持其未分化状态相关。     

富血小板纤维蛋白对兔骨髓间充质干细胞成软骨分化的影响

目的：观察自体富血小板纤维蛋白（platelet-rich fibrin,PRF）对体外培养的兔骨髓间充质干细胞（Bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs）成软骨分化的影响。方法：兔心脏采血制备PRF,电镜观察其超微结构;分离培养兔BMSCs,取第3代细胞用于实验．分为PIuF组、阳性对照组、空白对照组。诱导培养21d后,对三组细胞分别进行形态学观察,成软骨鉴定染色（甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组化染色）,软骨相关基因表达检测（Ⅱ型胶原、Aggrecan、SOX9）。结果：PRF组和阳性对照组中BMSCs经诱导后,细胞由长梭形变为三角形、多角形、圆形;甲苯胺蓝、Ⅱ型胶原免疫组化染色均为阳性;Ⅱ型胶原、Aggrecan、SOX9基因表达水平均较高,两组比较无统计学差异,空白对照组未见相关分化现象。结论：PRF在体外可促进兔BMSCs成软骨分化,可作为自体生物材料,在构建组织工程软骨中发挥更好的作用。     

The Time-Dependent Manner of Sinusoidal Electromagnetic Fields on Rat Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Proliferation,Differentiation, and Mineralization

Electromagnetic fields (EMFs) are used clinically to promote fracture healing and slow down osteoporosis without knowledge of optimal parameters and underlying principles. In the present study, we investigate the effects of irritation for different durations with 15 Hz 1 mT sinusoidal EMFs (SEMFs) on rat bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) proliferation, differentiation, and mineralization potentials. Our results show that SEMFs irritation promote rat BMSCs proliferation in a time-dependent manner, and the expression of osteogenic gen [Cbfa 1/RUNX2, bone sialoprotein (BSP), osteopontin (OPN)], alkaline phosphatase activity, and calcium deposition were enhanced after SEMFs treatment depending on the time duration of treatment. To determine the role of MEK/ERK signaling pathway, U0126, a MEK/ERK inhibitor was used. It can suppress rat BMSCs’ proliferation with or without SEMF exposure, and partly attenuate the expression of osteogenesis related proteins (RUNX2, BSP, OPN) which were improved by SEMF. This finding suggests that the effects of SEMF on rat BMSCs’ proliferation differentiation and mineralization are time duration dependent and MEK/ERK signaling pathway plays important role.     

骨髓间充质干细胞分化为胰岛细胞治疗糖尿病

糖尿病已成为严重危害人类健康的疾病之一。目前,移植胰岛治疗糖尿病已初见疗效,但由于胰岛来源匮乏和免疫排斥反应而受阻。骨髓间充质干细胞(bonemarrowmesenchymalstemcells,BMMSCs)取材方便,容易进行体外分离、培养和纯化,且具有跨越分化潜能。若将自体BMMSCs诱导分化为胰岛细胞,可望解决细胞来源和免疫排除问题,实现糖尿病的自体细胞治疗。现对体外诱导BMMSCs分化为胰岛细胞治疗糖尿病的研究进展进行综述,并指出了存在问题和今后的研究方向。     

大鼠骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的研究

目的：研究体外不同诱导条件下大鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）向心肌细胞分化的潜能。方法：取Wistar大鼠股骨和胫骨骨髓,分离培养MSCs,采用第二代或第三代MSC8,以5-氮杂胞苷（5-aza）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）及两者联合作用,作为分化诱导剂,连续观察三周,相差显微镜下观察其形态变化。免疫细胞化学方法鉴定心肌特异性蛋白T（Troponin T,cTnT）、连接蛋白43（Connexin43）、α-横纹肌动蛋白（α-Sarcomevic Actin）的表达,应用半定量RT—PCR技术分析Nkx2．5、GATA-4、TGF-？等相关调控基因在分化过程中的表达。结果：免疫细胞化学显示cTnT、Connexin43、α-Sarcomeric Actin诱导前无表达,单纯bFGF诱导组及对照组未发现cTnT、Connexin43、α-Sarcomevic Actin染色阳性细胞,单纯5-aza诱导组诱导后上述三种蛋白阳性细胞表达比例分别为22％、28％、32％,5-aza与bFGF联合诱导组诱导后上述三者阳性细胞表达比例分别为28％、33％、40％,联合诱导组诱导后细胞阳性率明显高于单纯5-aza诱导组,两组相比较差异有显著性意义（P〈0．05）。RT—PCR检测结果显示,GATA-4、Nkx2．5、TGF—β在诱导前的MSCs有低表达,单纯5-aza诱导组及5-aza与bFGF联合诱导组诱导后3周,这三种基因有较强的表达,单纯5-aza诱导组诱导检测结果显示,GATA-4、Nkx2．5、TGF—β在诱导前的MSCs有低表达,单纯5-aza诱导组及5-aza与bFGF联合诱导组诱导后3周,这三种基因有较强的表达,单纯5-aza诱导组诱导前后相比较,差异有显著性意义（P〈0．05）,5-aza与bFGF联合诱导组诱导前后相比较,差异也有显著性意义（P〈0．05）,单纯5-aza诱导组与5-aza和bFGF联合诱导组诱导后两组之间相比较,差异亦有显著性意义（P〈0．05）,表明单纯5-aza诱导及5—aza与bFGF联合诱导均可使MSCs向心肌细胞转化,联合诱导可以使更多的MSCs向心肌细胞方向转化。单纯bFGF诱导组诱导前后无显著性差异。结论：5-aza及bFGF联合诱导,可以作为更好的促进MSCs向心肌细胞分化的条件。