骨髓间充质干细胞研究进展

干细胞移植是目前治疗器官损伤、神经退行性疾病研究的热点,国内外学者分别对神经干细胞、胚胎干细胞等进行了探索,渴望从中找出细胞移植领域的候选细胞,但是这些细胞大多面临着伦理、来源、免疫排斥等多方面的问题.然而,近年来发现的骨髓间充质干细胞在一定程度上弥补了这一不足.骨髓间充质干细胞凭借其多向分化潜能、强大的自我复制能力和可移植性,成为细胞移植、基因治疗中重要的候选细胞.骨髓间充质干细胞移植为器官损伤、神经退行性疾病的临床治疗带来了新的希望,本文对其生物学特性及临床应用方面做一综述.     

人骨髓间充质干细胞体外扩增和向神经细胞定向诱导分化的研究

骨髓间充质干细胞(MSC)是一类存在于骨髓中的具有多向分化潜能的干细胞,在体外不仅可以分化为间充质类细胞,而且可以分化为非间充质类细胞.研究了人骨髓间充质干细胞的体外分离、扩增和向神经细胞的定向诱导分化条件.从骨髓中分离MSC,用MesenCult培养基进行纯化和扩增培养.每扩增一代,细胞数量增加约2～3倍,在体外扩增12代后扩增约4.6×10 4 倍;诱导不同扩增代数的MSC向神经细胞分化,诱导后的细胞平均有80%以上呈现典型的神经元样表型.免疫组化法检测发现,神经元样细胞强表达神经丝蛋白和神经元特异性烯醇化酶,组织化学法检测观察到神经元特有结构尼氏体,表明MSC在体外具有向神经细胞分化的潜能.     

成人骨髓间充质干细胞体外定向诱导分化为胰岛样细胞团的研究

体外扩增和定向诱导成人骨髓间充质干细胞(MSC)向胰岛样细胞分化.从正常成人骨髓中分离MSC,在含10%胎牛血清的α-MEM培养基中对其进行纯化和扩增.用bFGF,EGF等因子诱导MSC向nestin阳性的祖细胞(NIP)分化;用高糖无血清培养基和β细胞调节素、尼克酰胺等诱导NIP向胰岛样细胞分化.用RT-PCR法检测诱导前后nestin,ngn3,IPF-1,胰岛素,胰高血糖素基因的表达;双硫腙染色鉴定胰岛样的细胞团;免疫组织化学法检测诱导前后nestin,胰岛素,胰高血糖素,生长抑素蛋白的表达;放射免疫分析法检测诱导前后细胞分泌胰岛素情况.结果表明MSC经第一阶段的诱导后可分化成NIP,继续诱导6 d后变圆的细胞逐渐增多,并聚集成团,双硫腙染色阳性.免疫组化实验证明经两阶段诱导后的细胞表达胰岛素、胰高血糖素、生长抑素等内分泌激素.放免分析结果表明诱导的胰岛样细胞团可以分泌胰岛素,糖反应性较弱.以上结果表明成人骨髓间充质干细胞在体外可以被诱导分化为胰岛样细胞团.这将为解决糖尿病细胞治疗所面临的供者细胞不足、移植排斥反应等问题提供一个新的方案.     

体外诱导人骨髓间充质干细胞向胰岛β样细胞分化的研究

目的：探讨体外诱导人骨髓间充质干细胞（ＭＳＣs）向胰岛β样细胞分化。方法：在无菌条件下从正常成人骨髓中分离间充质干细胞,体外培养传3代后用表皮生长因子（epidermal growth factor,EGF）、β-巯基乙醇和高糖培养基诱导MSCs向胰岛β样细胞分化。观察MSCs在诱导前后的形态变化;用胰岛素免疫细胞化学染色检测胰岛素的表达;用双硫腙染色鉴定胰岛β样细胞。结果：未经诱导的MSCs在培养体系中呈贴壁生长,长梭形,经诱导分化后,细胞逐渐变圆,并聚集成团;胰岛素免疫细胞化学表明细胞团内的细胞呈胰岛素染色强阳性反应：双硫腙染色阳性。结论：人骨髓间充质干细胞可在体外被定向诱导分化为胰岛β样细胞。     

大鼠骨髓间充质干细胞的分离及分化潜能鉴定

用全骨髓贴壁法从SD大鼠骨髓中分离骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)。为鉴定其成骨分化潜能,将大鼠BM-MSCs进行成骨诱导培养,第7天用碱性磷酸酶染色显示有碱性磷酸酶阳性细胞,第21天进行茜素红染色有矿化骨节形成。为鉴定其成脂分化潜能,将大鼠BM-MSCs先在成脂诱导培养基中培养,再换为在成脂肪维持培养基中培养,第10天进行油红O染色有脂滴形成。表明从SD大鼠骨髓中成功分离得到具有多向分化潜能的大鼠BM-MSCs,为其作为种子细胞应用于临床或研究奠定基础。     

液晶仿生材料与骨髓间充质干细胞体外培养的实验

目的:研究骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)与液晶仿生材料复合后体外培养的生长、增殖、形态等变化,探讨液晶仿生材料与BMSCs的生物相容性.方法:从仿生学的角度,合成在生理温度下呈现胆甾醇液晶态的羟丙基纤维素衍生物液晶材料,利用偏光显微镜、扫描电镜和表面静态水接触角等对改变性质后的液晶的物化性质进行表征,与BMSCs复合后在光学显微及电镜下观察培养3 d、6 d的细胞生长、增殖、形态学改变,流式细胞仪检测其表面抗原CD29、CD31、CD44、CD45表达情况.结果:BMSCs在液晶材料中生长、增殖良好,在整个过程都保持存活,表面抗原正常表达.结论:液晶仿生材料与BMSCs生物相容性良好,是可选的干细胞复合载体.     

骨髓间充质干细胞体内分布及其分子机制

骨髓间充质干细胞是一类具有高度自我更新和多向分化潜能的成体干细胞，在组织修复和基因治疗上有广泛的应用前景。近来研究认为进入循环中的骨髓间充质干细胞可以迁延到广泛的组织，当组织损伤时，还可以特异性迁延到靶组织参与修复。影响骨髓间充质干细胞迁延的机制是近年研究的热点。本文就骨髓间充质干细胞体内分布及其相关分子机制的研究予以综述。     

骨髓间充质干细胞向视网膜光感受器样细胞诱导分化探讨

目的:探讨体外培养的大鼠骨髓间充质干细胞(rat mesenchymal stem cells,rMSCs)诱导分化成视网膜光感受器样细胞的能力。方法:用贴壁筛选法分离、培养SD大鼠骨髓MSC细胞,经流式细胞仪鉴定后,利用光感受器细胞培养上清液诱导MSC细胞14 d。用免疫细胞化学染色和Rt-PCR观察诱导后的细胞是否表达视紫红质(Rhodopsin)、神经元特异性烯醇化酶(NSE),胶质纤维酸性蛋白(GFAP)。结果:诱导细胞14d后即可见有神经元样细胞出现,实验组MSC的Rhodopsin表达率为35.1%±6.2%,而对照组中无Rhodopsin阳性的细胞,实验组MSC的NSE表达率为33.6%±4.0%,对照组为10.6%±5.0%,实验组MSC的GFAP表达率为9.6%±1.5%,对照组为13.7%±3.0%。RT-PCR鉴定结果分析示实验组MSC的GFAP、NSE、Rhodopsin mRNA均有表达,而对照组的只表达GFAP和NSE,未见Rhodopsin条带。结论:体外培养的rMSC,经过视网膜光感受器细胞培养上清液导,可以分化为视网膜光感受器样细胞。     

成人骨髓间充质干细胞体外扩增和定向诱导分化为骨和软骨细胞的研究

体外扩增和定向诱导成人骨髓间充质干细胞(MSC)向骨细胞和软骨细胞分化.从正常成人骨髓中分离MSC,经纯化和扩增后分别用地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C诱导MSC向成骨细胞分化;用无血清培养基和转化生长因子-β诱导MSC向软骨细胞分化;诱导期间用光镜检测分化情况,并通过细胞化学和免疫组化方法检测钙沉积、碱性磷酸酶、软骨细胞分泌的酸性蛋白聚糖以及Ⅰ和Ⅱ型胶原表达情况.5.5×105个成人骨髓MSC在体外扩增15代后可获得7.5×1012个细胞,扩增约1.36×107倍;在地塞米松、β-甘油磷酸钠和维生素C诱导培养的第7天,光镜下可观察到少数细胞逐渐由梭形变成多角形,碱性磷酸酶呈阳性,于培养的第21天可观察到钙沉积,Ⅰ型胶原呈阳性反应.成人MSC在无血清培养基中和TGF-β诱导下可向软骨细胞分化,阿茜蓝染色可观察到蓝染的酸性蛋白聚糖,Ⅱ型胶原呈阳性反应.因此,成人骨髓MSC在体外可定向诱导分化为骨细胞和软骨细胞.     

骨髓间充质干细胞向心肌分化的研究进展

目的:介绍骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的研究进展.方法:综合分析近年来国内外相关文献资料.结果:骨髓间充质干细胞在体内、外均可分化为心肌细胞.结论:骨髓间充质干细胞有望成为心衰干细胞移植治疗的理想细胞材料.     

Induction-dependent neural marker expression and electrophysiological characteristics of bone marrow mesenchymal stem cells that naturally express high levels of nestin

Under certain experimental conditions, bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) express neuronal phenotypes and neuronal markers, which suggests that they could be used to treat various neurological diseases. In the present study, MSCs were isolated from adult rat bone marrow, cultivated, and evaluated for neurotrophin expression profiles, as well as the potential to differentiate into functional neuronal-like cells in vitro. MSCs from passage 5 were pre-induced with DMEM/F12 medium containing 10% fetal bovine serum (FBS) and 10 ng/mL bFGF (fibroblast growth factor-2). Subsequently, a chemical inductor containing Dimethyl Sulphoxide (DMSO), Butylated Hydroxyanisole (BHA) and forskolin were used to induce neural expression of MSCs. Expression patterns of nestin, NF-200, and GFAP at time points before and after induction were detected by immunofluorescence. Nerve Growth Factor (NGF), brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expressions in MSCs were evaluated by RT-PCR. The whole-cell patch clamp technique was utilized to elucidate the electrical behavior of MSC before and after 24-h differentiation induction. Immunofluorescence analysis revealed that MSCs expressed nestin (57.1% ± 6.9%), but not NF-200 or GFAP. Following neural induction, the cells exhibited a neuronal-like appearance. Nestin and NF-200 expression was positive in the neuronal-like cells, but GFAP expression was negative. After 6-, 12- and 24-h induction, the ratio of nestin-positive cells was 96.5% ± 1.9%, 88.1% ± 5.4%, and 33.5% ± 5.4%. NF-200 positive cells were 90.1% ± 2.9%, 97.5% ± 1.3%, and 98.1% ± 1.6%, respectively. However, prior to induction, MSCs already expressed NGF and BDNF. With a stimulus impulse of 40 mV, the density of the transient outward K current was (9.95 ± 4.85) pA/pF (n = 9) and (328.50 ± 30.62) pA/pF (n = 9) before and after induction, and the density of transient calcium ion currents was (−0.059 ± 0.027) pA/pF (n = 7) and (−6.66 ± 0.50) pA/pF (n = 7), respectively. Transient outward potassium currents and calcium ions currents gradually increased following induction. In addition, MSCs isolated from bone marrow exhibited characteristics of neuronal progenitor cells and expressed neurotrophins. These cells exhibited the capacity to differentiate into functional neuronal-like cells in vitro. These results suggested that MSCs express high levels of nestin and could be utilized for therapeutic strategies to treat nervous system diseases.     

In vitro differentiation of human adipose-derived mesenchymal stem cells into endothelial-like cells

The neovascularization of ischemic tissue is a crucial initial step for the functional rehabilitation and wound healing. However, there is lack of a potential source of cells for the foundation of a vascular network. The re- cent studies indicate that hum…     

Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow

We report here that cells co-purifying with mesenchymal stem cells--termed here multipotent adult progenitor cells or MAPCs--differentiate, at the single cell level, not only into mesenchymal cells, but also cells with visceral mesoderm, neuroectoderm and endoderm characteristics in vitro. When injected into an early blastocyst, single MAPCs contribute to most, if not all, somatic cell types. On transplantation into a non-irradiated host, MAPCs engraft and differentiate to the haematopoietic lineage, in addition to the epithelium of liver, lung and gut. Engraftment in the haematopoietic system as well as the gastrointestinal tract is increased when MAPCs are transplanted in a minimally irradiated host. As MAPCs proliferate extensively without obvious senescence or loss of differentiation potential, they may be an ideal cell source for therapy of inherited or degenerative diseases.     

大鼠骨髓基质细胞体外定向诱导成骨

将大鼠骨髓单细胞悬液静置培养36h，利用骨髓基质细胞贴壁能力强的特点对其进行纯化和扩增培养。采用爬片培养、HE染色、组化染色以及碱性磷酸酶活性和钙含量测定等手段研究培养骨髓基质细胞的形态、分化和分泌基质情况。结果表明，非诱导培养条件下骨髓基质细胞呈梭形，部分传代细胞中可观察到脂肪细胞和肌细胞。经成骨性诱导培养后，骨髓基质细胞发生明显的形态学变化，碱性磷酸酶活性上升，钙含量增加，最终形成典型的矿化结节。提示培养大鼠骨髓基质细胞具有分化成脂肪细胞和肌细胞的能力，但其分化成骨的潜能最为强大。本实验诱导骨髓基质细胞分化为成骨细胞的模式有可能适用于骨组织工程研究。     

尼古丁诱导人脐带间充质干细胞凋亡的机制

目的:探讨尼古丁作用人脐带间充质干细胞(MSCs)前后,一氧化氮(NO)、细胞内钙离子(Ca2+)的变化及α7 nAchR的表达情况.方法:采用硝酸还原酶法检测不同质量浓度尼古丁作用于MSCs后24、36、48h,MSCs内NO的释放情况;尼古丁作用MSCs 24 h,fluo - 3/AM染色,流式细胞仪检测MSCs内Ca2+变化;用RT - qPCR检测尼古丁作用后α7 nAchR的表达情况.结果:尼古丁作用MSCs 24、36 h后,各实验组NO水平显著高于对照组(P＜0.05),呈时间、质量浓度依赖性,但在48 h,质量浓度0.8与1.0 mg/mL组,NO水平低于对照组.尼古丁作用后,各实验组质量浓度(0.6、0.8、1.0 mg/mL)的Ca2+荧光强度分别为( 141.26±16.01)、(164.90±18.39)、(198.76±17.63),均高于对照组(119.30±14.14),其中质量浓度0.8、1.0 mg/mL组与对照组相比有显著差异(P＜0.05).MSCs可表达α7 nAchR,且尼古丁作用后表达水平增高,呈时间浓度依赖性.结论:尼古丁可上调人脐带MSCs的α7nAchR表达,并通过刺激MSCs释放NO、升高细胞内Ca2+从而致MSCs凋亡.     

生物力学作用对骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化影响研究进展

骨髓间充质干细胞在体内所处的力学环境比较复杂,为了探索生物力学与骨髓间充质干细胞增殖分化之间的关系,对近年来生物力学微环境对骨髓间充质干细胞增殖分化影响的研究现状和最新进展进行了综述。认为牵张力与流体剪切力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其向成骨方向分化,而较大的压缩力和静水压力对骨髓间充质干细胞产生的刺激大部分会使其偏向软骨方向分化,小部分向成骨方向分化,每种分化方向都有其最适的分化条件。通过综述生物力学对骨髓间充质干细胞增殖及成骨分化的影响,为骨髓间充质干细胞的骨组织工程与再生医学研究及更好地应用于临床治疗提供思路和参考依据。     

人脐带间充质干细胞对小鼠衰老进程中骨髓细胞集落生成的影响

目的:探讨人脐带间充质干细胞(hUC-MSC)对小鼠衰老进程中骨髓造血干祖细胞增殖能力的影响.方法:由足月新生儿脐带分离间充质细胞(MSC)作供体,6月龄Balb/c小鼠为受体,将小鼠随机分为实验组和对照组,实验组输注MSC(5×10~5/只),每月1次,共4次;对照组输注生理盐水.干预开始后第3个月和第6个月分别比较两组的单侧股骨骨髓有核细胞计数(BMNC)、造血祖细胞集落培养(CFU-GM、CFU-E、CFU-MK)和外源性脾集落形成单位计数(CFU-S).结果:干预后第3个月时,实验组BMNC、CFU-GM和CFU-MK高于对照组,而CFU-E和CFU-S无明显差别;干预后第6个月时,实验组的上述指标均明显高于对照组,且随着衰老出现下降的速度明显慢于对照组,差异有显著性(P<0.05).结论:定期输注hUC-MSC可以相对增加宿主自身造血干祖细胞的生物学活性,从而延缓小鼠造血组织的自然衰老进程.     

miRNA在人骨髓来源间充质干细胞成骨诱导分化过程中的表达

观察miRNAs在人骨髓来源间充质干细胞成骨诱导分化过程中的表达情况。以从骨髓中分离培养的MSCs及成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。分离培养出的MSCs经成骨诱导培养14 d后,已具有成骨细胞特性;经芯片检测并SAM分析,成骨诱导培养的细胞较MSCs高表达的miRNAs有7个:hsa-miR-363*、hsa-miR-483、hsa-miR-590、hsa-miR-130a、hsa-miR-15b、hsa-miR-30c、hsa-miR-663;成骨诱导培养的细胞较MSCs低表达的miRNAs有6个:hsa-miR-192、hsa-miR-210、hsa-miR-128a、hsa-miR-224、hsa-miR-106a、hsa-miR-494。利用TargetScan预测其靶基因,并行生物信息学分析,其中hsa-miR-130a、hsa-miR-15b和hsa-miR-30c的预测靶基因多为维持干细胞特性的基因;而hsa-miR-106a和hsa-miR-494的预测靶基因多为参与骨形成及成骨分化的基因。为证明miRNAs参与调控MSCs的成骨分化过程提供了直接证据和研究基础。     

小鼠骨髓间充质干细胞多潜能性的鉴定

目的:鉴定小鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)的多分化潜能的起因.方法:从成年小鼠骨髓股骨、胫骨中分离MSCs,并进行原代培养,分别于0、2、4、6、8、10 d提取总RNA,通过RT-PCR检测多潜能特征基因和相关因子、3个胚层特征基因的mRNA的表达情况,以判断MSCs的特性.结果:小鼠MSCs中表达多能性标记基因Oc...