调整细胞培养条件提高间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的潜能

背景:间充质干细胞外泌体有望发展成为治疗骨关节炎的无细胞疗法,而通过调整细胞培养条件,可以进一步提高其治疗活性和临床转化潜能。目的:综述分析细胞培养条件对外泌体活性的影响,分析其临床转化潜力。方法:查阅国内外有关骨关节炎/软骨损伤修复与间充质干细胞来源外泌体的文献。检索词分别为“外泌体,间充质干细胞,骨关节炎,软骨修复”和“exosomes,extracellular vesicles,mesenchymal stem cells,osteoarthritis,cartilage repair”,检索数据库分别为PubMed和中国知网数据库,检索时限为2010-2023年,最后纳入100篇文献进行总结和分析。结果与结论:(1)在间充质干细胞的培养过程中,提供有利于软骨细胞生长的物理环境,或添加软骨保护小分子、成软骨诱导因子和炎症因子等刺激细胞,可以进一步提高间充质干细胞外泌体在维持软骨细胞表型、促进软骨再生和免疫抑制等方面的调控活性;因此,其他具有相似特征的物理或化学因素,也有可能提升间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎的疗效。(2)低氧诱导、脉冲电磁场刺激、生物反应器及软骨保护分子(如人甲状旁腺素1-34)刺激等细胞培养方案具有安全、可规模化生产等优点,可用于制备临床用途的、疗效好的间充质干细胞外泌体。(3)间充质干细胞外泌体有望实现骨关节炎的修正治疗,通过调整细胞培养方案提升治疗活性,可进一步提高其临床转化的可行性。

PPARβ/δ激动剂联合人自体关节液来源的间充质干细胞治疗骨关节炎的实验研究

目的探讨过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)β/δ激动剂(GW0742)对人关节液来源的间充质干细胞(hSF-MSC)成软骨分化及炎性环境下炎症因子释放的影响。方法抽取膝关节骨关节炎患者患侧关节腔内的关节液并分离培养及鉴定。设置空白对照组(不完全成软骨诱导培养基)、转化生长因子(TGF)-β1组(含浓度为10ng/mL TGF-β1的成软骨诱导培养基)、TGF-β1+GW0742组(含10ng/mL TGF-β1、1μmol/L GW0742的成软骨诱导培养基)及GW0742组(含浓度为1μmol/L GW0742的成软骨诱导培养基),采用Pellet法诱导hSF-MSC成软骨分化。通过比较各组成软骨分化相关标志物SOX-9基因表达和蛋白合成以及阿利新蓝、甲苯胺蓝染色等来评估GW0742对hSF-MSC增殖及成软骨分化能力的影响。另设置空白对照组(20%关节液+80%完全培养基)、hSF-MSC组(20%关节液+80%完全培养基+1×105个/mL hSF-MSC)、hSF-MSC+GW0742组(20%关节液+80%完全培养基+1μmol/L GW0742+1×105个/mL hSF-MSC),通过比较第1、3天各组培养液中炎症因子肿瘤坏死因子(TNF)-α表达来评估GW0742+hSF-MSC组免疫抑制能力。结果应用直接贴壁法成功从炎性关节液中分离培养hSF-MSC。TGF-β1、TGF-β1+GW0742及GW0742对hSF-MSC增殖能力无明显影响;聚合酶链反应(PCR)和Western Blot检测表明,GW0742组hSF-MSC成软骨分化作用最为明显;甲苯胺蓝和阿利新蓝染色显示,GW0742组hSF-MSC能分泌较多的蛋白聚糖,且较TGF-β1+GW0742组细胞分泌的蛋白聚糖更为致密;hSF-MSC+GW0742组炎症因子表达显著低于hSF-MSC组。结论 PPARβ/δ激动剂GW0742不仅能提升hSF-MSC成软骨分化能力,还能增强hSF-MSC抗炎能力。

TGF-β信号通路对牙源性黏液瘤来源的间充质干细胞成骨分化的影响分析

目的探究转化生长因子-β(TGF-β)信号通路对牙源性黏液瘤(OM)来源的间充质干细胞(OMMSC)成骨分化的影响。方法选择2018年至2020年南京大学医学院附属口腔医院收治的OM患者2例,经手术取部分病灶标本进行OMMSC分离培养。另外选择于该院接受牙种植治疗的年轻患者5例,抽取颌骨骨髓进行颌骨骨髓来源的间充质干细胞(JBMSC)分离培养。通过细胞增殖实验、流式细胞术检测、茜素红S染色进行细胞鉴定。成骨培养7 d后通过实时荧光定量聚合酶链反应(RT-PCR)检测TGF-β信号通路以及成骨相关基因的表达情况。观察小分子药物SB431542及TGF-β1干预对OMMSC、JBMSC成骨分化能力的影响。结果经分离获得的OMMSC、JBMSC具有梭形形态,表达间充质干细胞表面标志物,并具有成骨分化能力,符合间充质干细胞的特征。与JBMSC相比,OMMSC具有更强的增殖能力。RT-PCR检测结果显示,TGF-β/Smad信号相关因子在OMMSC中呈高表达(P<0.05),成骨相关因子骨桥蛋白(OPN)表达降低(P<0.05)。茜素红S染色结果显示SB431542可显著促进OMMSC成骨分化,而TGF-β1对OMMSC成骨分化有抑制作用。结论该研究成功对OMMSC进行了分离,发现TGF-β信号相关因子在OMMSC中呈高表达,抑制TGF-β信号转导通路可增强OMMSC的成骨能力,为改善OM患者骨缺陷提供参考。

间充质干细胞来源外泌体治疗骨关节炎的研究进展

目前尚无治愈骨关节炎的方法,传统治疗策略主要集中于延缓疾病进程、改善关节疼痛症状方面。间充质干细胞来源外泌体因可以介导细胞间信号转导、传递mRNA在内的多种生物活性物质,其在治疗骨关节炎方面受到越来越多的关注。该文就间充质干细胞来源外泌体在促进软骨细胞的增殖并抑制其凋亡、促进软骨细胞外基质的合成并抑制其降解、修复软骨细胞中损伤的线粒体、抑制炎性细胞因子的表达、促进M2型巨噬细胞极化、调控自噬等方面治疗骨关节炎的研究进展进行综述,为间充质干细胞来源外泌体的后续研究提供参考。

类风湿关节炎关节液来源的间充质干细胞分离鉴定及其对破骨细胞发育的影响

为了研究炎性微环境对于间充质干细胞生物学特性的影响,从类风湿性关节炎病人关节液中分离得到间充质干细胞,以流式细胞术测定其免疫学表型,以成骨和成脂肪诱导检测其多向分化能力,将其与CD14+的单核细胞共同培养并以抗酒石酸的酸性磷酸酶染色检测对破骨细胞的调控作用。结果表明:类风湿性关节炎病人关节液中分离得到的间充质干细胞高达CD105,CD73,CD29,CD44,CD166和HLA-ABC,低表达CD34,CD45,CD31,HLA-DR,CD80和CD86;与健康人骨髓间充质干细胞相比,其向成骨细胞和脂肪细胞分化的能力下降,而且其支持更多的破骨细胞生成(p<0.05)。结论:类风湿性关节炎病人关节液中存在的间充质干细胞具有与骨髓间充质干细胞相似的表型,但是其多向分化能力下降,更有意义的是其支持破骨细胞生成的能力增强。本研究结果有助于了解病理微环境中的间充质干细胞生物学特性。

颌骨来源骨髓间充质干细胞成骨分化的特点、优势与应用

背景:颌面部骨组织缺损修复是目前研究的热点与难点,而种子细胞的选择是关键。颌骨来源骨髓间充质干细胞是存在于颌骨内的成体间充质干细胞,在颌面部组织再生方面的应用更具优势。目的:综述颌骨来源骨髓间充质干细胞的生物学特性和成骨分化优势以及药物、体内环境、微小RNA对其成骨分化影响的相关研究进展。方法:利用计算机在PubMed和中国知网进行文献检索。中文检索词为“口腔,骨组织工程,干细胞”,英文检索词为“oral,bone tissue engineering,stem cells”。共检索下载文章405篇,根据纳入与排除标准对文章进行筛选,最终纳入70篇文献进行综述。结果与结论:颌骨来源骨髓间充质干细胞是口腔骨组织工程的优良种子细胞,与长骨骨髓间充质干细胞相比,颌骨来源骨髓间充质干细胞具有更强的增殖能力和成骨分化能力。药物、体内环境、微小RNA均可以调控颌骨来源骨髓间充质干细胞的成骨分化,但目前对颌骨来源骨髓间充质干细胞的研究尚处于初始阶段,因此需要更多论证力较强的研究来证实其在颌面部骨组织再生领域的应用更具优势。

关节液来源间充质干细胞研究进展

间充质干细胞(MSC)是干细胞家族的重要成员,起源于发育早期的中胚层和外胚层,具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞治疗组织损伤。多种类型的成人结缔组织与器官间质可分离提取出MSC。研究证实,关节液(SF)也可分离出MSC。相比于其他组织来源的MSC,SF来源MSC(SF-MSC)具有更强的成软骨细胞分化能力,在软骨组织工程方面的应用前景广阔。该文就SF-MSC研究进展作一综述。

不同干细胞来源外泌体及其携非编码RNA诊疗骨性关节炎

背景:外泌体可在骨性关节炎患者滑液和血浆中检测出来,其水平随着骨性关节炎的进展而不断变化,并且可以对骨性关节炎的局部炎症、软骨钙化和关节退化起缓解作用。目的:旨在全面了解不同干细胞来源外泌体在骨性关节炎诊疗中的作用和机制,并提出了外泌体治疗骨性关节炎的前景和挑战。方法:检索PubMed及中国知网数据库,英文检索词为“exosomes,osteoarthritis,mesenchymal stem cells,stem cells”,中文检索词为“外泌体,骨性关节炎,间充质干细胞,干细胞”,对2003年10月至2023年10月发表的文献进行检索,最终纳入99篇文献进行综述。结果与结论:外泌体的出现给骨性关节炎的诊断和治疗带来了希望。外泌体内含RNA、蛋白质及脂类的差异能够作为骨性关节炎的生物标志物用于诊断。同时,来自不同干细胞的外泌体均能够有效保护软骨细胞、缓解炎症、维持软骨基质代谢以及调节血管生成和软骨下骨重塑,表现出治疗骨性关节炎的优秀潜力。工程化外泌体则突破传统局限,通过调节特定非编码RNA表达增强治疗特异性与效率,为骨性关节炎的治疗提供新策略。

神经生长因子促进兔骨髓间充质干细胞软骨分化并抑制肥大分化

背景:神经生长因子是一种诱导神经生长的蛋白质,能调节间充质干细胞的增殖、分化等生物学行为。目的:探讨神经生长因子对骨髓间充质干细胞成软骨分化的促进作用。方法:分离培养兔骨髓间充质干细胞,将神经生长因子通过慢病毒转染的方式转染到骨髓间充质干细胞,以转染空载病毒为对照,CCK-8法、细胞划痕实验、茜素红染色、Western blot检测神经生长因子对骨髓间充质干细胞增殖、迁移、肥大分化、成软骨分化的影响。为进一步探讨神经生长因子对骨髓间充质干细胞成软骨分化的促进作用,转染空载病毒和转染神经生长因子的骨髓间充质干细胞分别加入白细胞介素1β诱导培养14 d,Western blot检测成软骨分化、肥大分化相关蛋白的表达。结果与结论:(1)CCK-8检测结果表明神经生长因子对骨髓间充质干细胞增殖没有明显影响;(2)与对照组相比,过表达神经生长因子后细胞迁移能力增强,成软骨相关蛋白Ⅱ型胶原、SOX9的表达上调(P<0.05),肥大相关蛋白Ⅹ型胶原、RUNX2的表达下调(P<0.05);(3)与空载病毒+白细胞介素1β组相比,过表达神经生长因子+白细胞介素1β组成软骨相关蛋白Ⅱ型胶原、SOX9的表达上调(P<0.05),肥大相关蛋白Ⅹ型胶原、RUNX2的表达下调(P<0.05);(4)结果表明,神经生长因子可促进骨髓间充质干细胞成软骨分化。

骨髓间充质干细胞对骨关节炎大鼠软骨损伤的影响及机制研究

目的探讨骨髓间充质干细胞(BMSCs)对骨关节炎(OA)大鼠软骨损伤的影响及其机制。方法大鼠膝关节腔内注射木瓜蛋白酶构建OA模型,将构建成功的20只OA大鼠按照随机数字表法分为OA组和治疗组,每组10只;同时将膝关节腔内注射等量生理盐水的10只大鼠作为对照组。HE染色观察大鼠膝关节软骨损伤,Mankin's评分法评估膝关节软骨病理损伤程度,缚线法检测大鼠膝关节肿胀度,医用测角尺检测大鼠膝关节被动活动度,流式细胞仪检测大鼠脾脏辅助性T细胞17(Th17)和调节性T细胞(Treg)比例,生化试剂盒检测大鼠血清中白细胞介素-17(IL-17)含量和软骨组织中丙二醛(MDA)、Fe2+含量,蛋白质印迹法检测软骨组织中乳酸脱氢酶A(LDHA)、己糖激酶2(HK2)、M2型丙酮酸激酶(PKM2)、长链脂酰辅酶A合成酶4(ACSL4)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)蛋白表达水平。结果与对照组比较,OA组和治疗组大鼠膝关节软骨组织Mankin's评分、膝关节肿胀度、Th17细胞比例、Th17/Treg比值、血清IL-17含量和软骨组织中Fe2+含量、MDA含量及LDHA、HK2、PKM2、ACSL4蛋白表达水平均明显升高(P<0.05);膝关节被动活动度、Treg细胞比例和软骨组织中GPX4蛋白表达水平明显降低(P<0.05);与OA组比较,治疗组大鼠膝关节软骨组织Mankin's评分、膝关节肿胀度、Th17细胞比例、Th17/Treg比值、血清IL-17含量和软骨组织中Fe2+含量、MDA含量及LDHA、HK2、PKM2、ACSL4蛋白表达水平均明显降低(P<0.05);膝关节被动活动度、Treg细胞比例和软骨组织中GPX4蛋白表达水平均明显升高(P<0.05)。结论BMSCs治疗可明显改善OA大鼠软骨损伤,其作用机制可能与改善Th17/Treg细胞平衡和软骨糖酵解、铁死亡有关。

骨粘连蛋白促骨髓来源间充质干细胞成骨分化在青少年特发性脊柱侧凸中的作用

目的探究骨骼肌分泌的骨粘连蛋白(Osteonectin)促骨髓来源间充质干细胞(BMSC)成骨分化在青少年特发性脊柱侧凸(AIS)中的作用。方法纳入30例AIS患者,根据X射线片测量的Cobb角,将其分为轻度AIS组和重度AIS组。比较2组患者腰椎和骨骼肌骨密度(BMD)。收集2组患者BMSC,通过流式细胞术检测CD73和CD90蛋白表达,qRT-PCR检测Runx2、Osterix和Osteocalcin mRNAs表达水平,ELISA检测碱性磷酸酶(ALP)活性。收集2组患者骨骼肌,检测Osteonectin mRNA和蛋白表达水平。ELISA检测2组患者血清中Osteonectin水平。体外培养BMSC,分为BMSC组(无特殊处理)和BMSC+Osteonectin组(添加Osteonectin),检测Runx2、Osterix和Osteocalcin mRNAs表达水平及ALP活性。结果与轻度AIS组比较,重度AIS组患者腰椎和骨骼肌BMD降低(P<0.05),BMSC中Runx2、Osterix和Osteocalcin mRNAs表达水平降低(P<0.05),ALP活性降低(P<0.05);骨骼肌中Osteonectin mRNA和蛋白表达水平降低(P<0.05);血清中Osteonectin水平降低(P<0.05)。与BMSC组比较,BMSC+Osteonectin组细胞Runx2、Osterix和Osteocalcin mRNAs表达水平升高(P<0.05),ALP活性升高(P<0.05)。结论AIS患者骨骼肌分泌Osteonectin减少,BMSC的成骨分化能力降低。外源性补充Osteonectin可改善BMSC的成骨分化能力,可能有助于AIS病情的恢复。

Osteonectin促进骨髓来源间充质干细胞成骨分化的机制及其与青少年特发性脊柱侧凸的相关性研究

目的 探究Osteonectin在促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的分子机制,以及Osteonectin在青少年特发性脊柱侧凸(AIS)中的作用。方法 将2020年5月—2022年5月就诊的20例AIS及健康体检20例分别作为AIS组和健康组。使用qRT-PCR技术测定2组BMSCs中Osteonectin、BMP2以及Wnt/β-catenin信号通路相关基因(Tcf7、Lef1)和成骨分化相关基因(Runx2、Osteocalcin)的表达水平。通过X线检测AIS患者的Cobb角度,并分析上述基因表达水平与Cobb角度的相关性。在BMSCs中,加入Osteonectin和BMP2抑制剂Noggin,并分为对照组、Osteonectin组和Osteonectin+Noggin组。通过qRT-PCR检测BMSCs中BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平。采用ChIP-qPCR检测β-catenin在Runx2和Osteocalcin基因转录起始位(TSS)的富集水平。结果 与健康组比较,AIS组BMSCs中Osteonectin、BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平均降低(P<0.05);Osteonectin、BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平与AIS患者Cobb角度呈负相关(r=-0.466 3、-0.369 1、-0.272 7、-0.543 4、-0.606 5、-0.343 3,P<0.05,P<0.01)。与对照组比较,Osteonectin组BMSCs中BMP2、Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平升高,且β-catenin在Runx2和Osteocalcin mRNA TSS富集水平增加(P<0.05)。相比Osteonectin组,Osteonectin+Noggin组BMSCs中Tcf7、Lef1、Runx2和Osteocalcin mRNA表达水平降低,β-catenin在Runx2和Osteocalcin mRNA TSS富集水平降低(P<0.05)。结论 在AIS患者中,BMSCs中Osteonectin、BMP2-Wnt/β-catenin的表达以及成骨分化水平与AIS疾病的发展呈负相关。Osteonectin通过激活BMP2-Wnt/β-catenin信号通路,促使β-catenin转录激活成骨分化相关基因,从而促进BMSCs的成骨分化。

不同年龄小鼠骨来源间充质干细胞衰老相关特性与成骨分化能力的比较研究

目的探索不同年龄组小鼠骨来源的间充质干细胞(bone derived mesenchymal stem cells,BMSCs)衰老相关的生物学特性及骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein 2,BMP2)诱导成骨分化能力的改变。方法将8只C57BL/6J小鼠分为青年组(4周龄,体质量约为10~15 g,n=4)和老年组(12月龄,体质量约为20 g~25 g,n=4),每组雌雄各半。分别从2组小鼠的整骨中提取间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs),通过流式细胞术鉴定2组BMSCs的表面标志物,通过β-半乳糖苷酶染色比较2组BMSCs的衰老程度,通过MTT和EdU掺入实验比较2组BMSCs的增殖及自我更新能力。通过Western blot分析2组BMSCs中周期蛋白CyclinD1、P21的表达情况。采用ALP染色和茜素红S染色及RT-qPCR评估2组BMSCs的体外成骨分化能力,使用RNA-seq分析比较2组BMSCs经BMP2诱导后的差异基因表达,并用流式分析验证测序结果。结果流式细胞术分析结果显示,分离培养的小鼠BMSCs符合间充质干细胞判定标准。β-半乳糖苷酶染色结果显示,老年组BMSCs的衰老水平显著高于青年组(P<0.05)。而MTT和EdU掺入实验结果表明,老年组BMSCs的细胞活力和增殖能力显著低于青年组(P<0.05)。Western blot结果显示,与青年组比较,老年组BMSCs的细胞周期蛋白CyclinD1表达水平较低,而细胞周期阻抑因子P21蛋白表达水平显著增高(P<0.05)。ALP染色和茜素红S染色及RT-qPCR检测结果显示,BMP2诱导后青年组BMSCs的成骨分化能力显著高于老年组(P<0.05)。RNA-seq结果显示,BMP2诱导后,整合素αV重组蛋白(cluster of differentiation 51,CD51)在青年组和老年组中的表达趋势相反。而流式细胞术分析结果显示,青年组CD51^(+)细胞在CD45^(-)细胞中占比明显高于老年组(P<0.01)。结论老年组BMSCs中CD51^(+)细胞在CD45^(-)细胞中占比下降与CD51^(+)细胞对BMP2的成骨诱导响应性下降密切相关。

培养间充质干细胞的上清液对食管癌细胞ECA109生物学行为的影响

目的:探讨脐带间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)培养的上清液对食管癌细胞ECA109增殖、迁移、凋亡等生物学行为的影响。方法:培养人脐带MSCs,提取过滤脐带MSCs培养的上清液与食管癌细胞ECA109共培养,通过细胞划痕实验和CCK-8实验检测ECA109细胞迁移、增殖能力;采用流式细胞测定技术检测ECA109细胞凋亡情况;利用RT-PCR和Western blot检测相关通路中ERK、AKT、PI3K的表达水平。结果:划痕实验48 h,MSCs上清液共培养组ECA109细胞划痕面积为(17.157±1.425)μm^(2),明显高于对照组划痕面积(14.500±0.563)μm^(2)(P=0.04);CCK-8结果显示,48 h后MSCs上清液培养组ECA109细胞OD值(1.069±0.254)显著低于对照组(1.718±0.520)(P=0.037);流式细胞术检测结果显示MSCs上清液共培养组细胞早期凋亡率(12.36±2.47)%高于对照组(7.23±0.86)%;G2+S期MSCs上清液共培养组细胞比例(39.82±1.01)%相比对照组(55.17±9.60)%显著减少。RT-PCR结果显示,MSCs上清液共培养组AKT mRNA表达量(0.35±0.01)明显低于对照组(1.00±0.05)(P=0.004);Western blot可以看出,MSCs上清液共培养组ERK、AKT蛋白表达均低于对照组,差异有统计学意义。结论:MSCs上清液抑制食管癌细胞ECA109的增殖和迁移能力,促进ECA109细胞的凋亡,且ERK和AKT的蛋白质表达水平均下降。

骨髓间充质干细胞治疗骨关节炎的研究进展

骨关节炎(OA)是全球最普遍且高致残率的疾病之一,特征是累及全关节的病变,包括软骨退化、骨重塑、骨赘形成和滑膜炎症。目前OA的非手术治疗均不能阻止OA的进展。骨髓间充质干细胞(BMSCs)是从骨髓中提取出的一种多能成体干细胞,具有多向分化、自我增殖、内分泌、旁分泌因子调节细胞和组织的增殖、凋亡、免疫反应等特点,发挥诱导细胞增殖、刺激血管生成、保护细胞免于凋亡和免疫调节等作用。在OA的治疗中BMSCs也得到越来越多的应用。该文对近年来BMSCs治疗OA的研究进展作一综述。

巨噬细胞在间充质干细胞治疗骨关节炎中的作用

间充质干细胞(MSC)治疗骨关节炎是目前研究前沿与热点。研究证明,巨噬细胞在MSC治疗骨关节炎中起重要作用,MSC促进巨噬细胞向选择性活化巨噬细胞(M2表型)极化是其治疗骨关节炎的重要机制,这一机制涉及MSC分泌的一些蛋白和miRNA调控。此外,MSC旁分泌物质(如外泌体)治疗骨关节炎展现出与MSC相似的疗效和机制。本文对巨噬细胞在骨关节炎发生、发展中的作用,MSC对巨噬细胞的影响,以及巨噬细胞在MSC治疗骨关节炎中的作用与机制进行综述,为临床积极开展MSC治疗骨关节炎奠定理论基础。

关节液来源间充质干细胞在组织工程中应用研究进展

间充质干细胞是治疗软骨损伤的新方法,间充质干细胞的来源选择是目前研究重点。关节液来源间充质干细胞(SF-MSC)是从关节液中分离而来,具有间充质干细胞的生物学特性。SF-MSC易于获取,与脂肪和骨髓来源的间充质干细胞相比,其具有更强的软骨分化能力,被认为是治疗软骨损伤的理想种子细胞。体内研究证实,SF-MSC复合支架材料或关节内注射SF-MSC对修复软骨损伤有很好的效果。目前研究表明,SF-MSC有望成为治疗软骨损伤的候选间充质干细胞。该文就SF-MSC在组织工程中应用的研究进展作一综述。

人关节液促进骨髓间充质干细胞的定向分化

背景:目前的众多研究都是通过体外加入生长因子诱导骨髓间充质干细胞分化,但该方法细胞因子用量大,成本高,随着培养次数的增加,其成软骨潜能明显降低。目的:混合培养人关节液与人骨髓间充质干细胞,观察共培养系统对人骨髓间充质干细胞定向诱导分化的影响。方法:采用全骨髓、贴壁培养法培养和分离人骨髓间充质干细胞,无菌操作下抽取健康志愿者的膝关节液,将其与P3代细胞混合用于实验,分为3组,关节液+完全培养基,关节液+人骨髓间充质干细胞+完全培养基,人骨髓间充质干细胞+完全培养基。每天在倒置显微镜下观察细胞形态变化和生长情况,分别于诱导后第7,14,21天行甲苯胺蓝染色检测和Ⅱ型胶原免疫组化染色检测。结果与结论:人关节液与人骨髓间充质干细胞混合培养后,细胞增殖速度减慢,由长梭形变为多角形、椭圆形,细胞外基质呈甲苯胺蓝异染性阳性,Ⅱ型胶原免疫组化染色阳性。说明关节液对人骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化有正性促进作用,关节液中可能含有促人骨髓间充质干细胞向软骨细胞方向分化的物质。

巢式PCR扩增性别决定基因序列检测兔骨髓间充质干细胞移植治疗关节软骨缺损的修复组织来源

目的:明确骨髓间充质干细胞移植到关节软骨损伤处后,该处修复组织的细胞来源,以了解组织修复的过程。方法:实验于2006-01/2007-01在浙江省医学科学院生物工程所完成。①实验材料:3月龄新西兰大白兔,清洁级,体质量约2kg,由浙江省实验动物中心提供。②实验方法:利用兔性别决定基因序列设计两对PCR引物。取雄性新西兰大白兔进行骨髓间充质干细胞的分离培养与扩增。取雌性新西兰大白兔,暴露其膝关节软骨,用电钻钻孔造成膝关节软骨内侧直径4.5mm深3.5mm的全层关节软骨缺损,达软骨下骨。一侧植入骨髓间充质干细胞/胶原海绵,另一侧仅植入胶原海绵。③实验评估:于术后1,2,3,4,5个月取兔关节软骨缺损修复处组织提取总DNA,进行PCR扩增,鉴定移植物中是否存在性别决定基因,以明确细胞来源。结果:移植后1,2,3,4,5个月移植雄兔骨髓间充质干细胞及胶原海绵的关节修复处组织提取的DNA,用设计的引物通过PCR扩增出一条约200bp大小的条带,大小与阳性对照一致;而另一侧仅移植胶原海绵的关节软骨修复处组织提取的DNA,用设计的引物通过PCR扩增后未发现有条带。PCR扩增阳性样本测序分析显示,每个样本碱基序列一致,与GenBank上性别决定区Y基因组gb|AY785433.1|比较,扩增的样本序列与标准序列完全一致,序列同源性达100%。结论:雌兔关节骨髓间充质干细胞/胶原海绵复合物移植处的新生组织中含有雄性组织,提示新生软骨中有移植的雄性骨髓间充质干细胞分化来的软骨细胞。

富血小板血浆联合间充质干细胞治疗兔膝关节骨性关节炎的机制研究

目的探讨富血小板血浆(PRP)联合间充质干细胞(MSC)对兔膝关节骨性关节炎的治疗作用及潜在机制。方法PRP处理MSC,蛋白印迹实验观察MSC中Mg^(2+)依赖性蛋白磷酸酶1δ(Wip1)蛋白表达;MSC通过转染法构建Wip1过表达细胞;将30只新西兰大白兔分为对照组、模型组、MSC组、Wip1-MSC组、PRP+MSC组,每组6只;采用改良Hulth法构建兔左膝关节骨关节炎模型;肉眼观察关节软骨形态变化并行Pelletier JP评分;以Mankin评分进行病理评估;CCK-8法检测关节软骨细胞增殖能力;ELISA法检测关节液中炎症因子水平。结果PRP与DMEM培养基按1∶3、1∶2、1∶1比例混合均可诱导MSC中Wip1蛋白表达上调(P<0.01);与对照组相比,模型组Pelletier JP和Mankin评分明显升高(P<0.01);与模型组相比,MSC组、Wip1-MSC组和PRP+MSC组Pelletier JP和Mankin评分均明显降低(P<0.05,P<0.01);而与MSC组相比,Wip1-MSC组和PRP+MSC组Pelletier JP和Mankin评分明显降低(P<0.05)。与对照组相比,模型组细胞活力、增殖能力及炎症因子(TNF-α、IL-6、IL-1β)均明显升高;与模型组相比,MSC组、Wip1-MSC组、PRP+MSC组细胞活力、增殖能力及炎症因子显著降低(P<0.05或P<0.01);而与MSC组相比,Wip1-MSC组和PRP+MSC组细胞活力和增殖能力及炎症因子水平明显降低(P<0.01)。结论PRP可诱导MSC中Wip1表达而增强MSC对兔膝关节骨性关节炎的治疗作用。