人脐带间充质干细胞来源外泌体抗小鼠肾缺血再灌注损伤的机制

背景:人脐带间充质干细胞来源外泌体参与多种损伤修复过程,其对肾缺血再灌注损伤的影响以及具体机制还没有完全阐明。目的:探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体治疗肾缺血再灌注损伤的分子机制。方法:①培养人脐带间充质干细胞,使用外泌体提取试剂盒获取外泌体并鉴定;②采用活体荧光成像技术检测外泌体在肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏中的分布;③C57/BL6雄性小鼠30只,按随机数字表法分为5组:假手术组、肾缺血再灌注组、假手术组+Compound C组、肾缺血再灌注+外泌体组、肾缺血再灌注+外泌体+Compound C组,每组6只。除假手术组外,其余组均夹闭双侧肾蒂45 min,再灌注24 h建立肾缺血再灌注小鼠模型;假手术组+Compound C组和外泌体+Compound C组于造模前30 min腹腔注射AMPK抑制剂Compound C;外泌体组和外泌体+Compound C组在肾蒂夹闭前15 min经尾静脉注射外泌体。再灌注24 h检测各组小鼠血清肌酐和尿素氮水平、肾组织白细胞介素6和肿瘤坏死因子α水平、肾组织凋亡相关因子的表达。结果与结论:①人脐带间充质干细胞外泌体具有典型的茶托形态,直径分布在40-160 nm范围内,表达外泌体表面特异性标志膜蛋白;②与假手术组相比,肾缺血再灌注损伤小鼠肾脏更易聚集人脐带间充质干细胞外泌体;③外泌体预处理可减轻肾缺血再灌注小鼠肾损伤,降低肾小管上皮细胞凋亡水平,并且这种保护作用可被AMPK抑制剂所逆转。结果表明,人脐带间充质干细胞来源外泌体发挥肾缺血再灌注损伤的保护作用可能与激活AMPK/YAP1通路抗细胞凋亡有关。

白细胞介素10工程化修饰人脐带间充质干细胞优效治疗炎症性肠病

背景:间充质干细胞来源广泛、易体外增殖,并可分泌一系列免疫调节因子抑制炎症、促进组织修复再生,广泛应用于各种疾病治疗研究。但是对于多种疾病,间充质干细胞的治疗效果有限。针对疾病特定发病机制或者干预靶点进行工程化修饰间充质干细胞是未来细胞治疗的重要发展方向。目的:白细胞介素10是一种典型的抗炎细胞因子,有助于调节免疫反应并诱导巨噬细胞向抗炎表型极化,该研究探讨白细胞介素10基因工程化修饰人脐带间充质干细胞对炎症性肠病的治疗效果。方法:通过电转染建立稳定过表达人白细胞介素10基因的人脐带间充质干细胞,并基于细胞治疗产品标准筛选出临床级细胞。给予C57BL/6J小鼠自由饮用5%葡聚糖硫酸钠盐水溶液建立急性结肠炎模型,分别在造模前1 d(尾静脉途径)与造模后第4天(腹腔途径)注射空质粒转染的人脐带间充质干细胞或过表达人白细胞介素10基因的人脐带间充质干细胞(1×10~6个/只)。在造模后第6天取结肠组织进行苏木精-伊红染色评估组织学变化,免疫荧光染色检测增殖细胞核抗原与CD31的表达。结果与结论:构建的稳定过表达白细胞介素10的工程化人脐带间充质干细胞,满足临床级人脐带间充质干细胞质量标准;人脐带间充质干细胞对小鼠急性结肠炎具有修复效果,过表达白细胞介素10基因的人脐带间充质干细胞的治疗效果更加优效,更显著地抑制急性结肠炎小鼠的体质量下降(P<0.05)、结肠缩短(P<0.05)以及结肠组织损伤(P<0.05);过表达白细胞介素10基因人脐带间充质干细胞组结肠组织切片中增殖细胞核抗原阳性细胞与CD31阳性细胞显著多于人脐带间充质干细胞组,表明过表达白细胞介素10基因的人脐带间充质干细胞可能通过显著促进肠组织细胞增殖和血管再生进而促进结肠组织修复。

明胶三维微球装载人脐带间充质干细胞修复慢性肌腱病

背景:肌腱组织因缺少血管而修复困难,如何促进肌腱的恢复和提高肌腱损伤后干细胞治疗的效果,一直是临床及科研的研究热点和重点。目的:将人脐带间充质干细胞与明胶微载体支架结合构建组织工程化干细胞,通过体外实验与大鼠体内实验观察明胶微载体培养的人脐带间充质干细胞对肌腱病的治疗效果及作用机制。方法:(1)体外细胞实验:将人脐带间充质干细胞接种于三维明胶微载体后观察细胞活性以及存活情况,以常规培养的人脐带间充质干细胞作为对照;(2)动物体内实验:将成年SD大鼠随机分为正常组、肌腱病组、2D组(肌腱病+常规培养人脐带间充质干细胞)、3D组(肌腱病+明胶微载体三维培养的人脐带间充质干细胞),每组6只,治疗4周后进行动物行为学检测以及跟腱病理组织形态观察。结果与结论:(1)体外细胞实验:接种于明胶微载体的人脐带间充质干细胞存活率高,且随着时间延长细胞增殖速率增加;与对照组相比,三维明胶微载体培养的细胞活性更好;(2)动物体内实验:治疗4周后,与肌腱病组比较,3D组大鼠下肢功能恢复良好及组织病理学评分显著改善,而2D组也可一定程度改善肌腱病损伤,但效果不及3D组;(3)结果表明,三维明胶微载体培养的人脐带间充质干细胞可以促进肌腱损伤组织修复再生,且修复效果优于常规培养人脐带间充质干细胞。

高活性脐带间充质干细胞干预老年树鼩衰老脾脏的作用与机制

背景:脾脏具有储血、造血和免疫功能,随着年龄增长,脾脏结构退变、功能衰退引起免疫系统功能受损,进而加速机体衰老进程,而高活性脐带间充质干细胞治疗树鼩脾脏衰老尚未见报道。目的:探讨高活性脐带间充质干细胞对树鼩脾脏衰老的干预作用及机制。方法:从剖腹产的新生树鼩脐带组织中分离、培养和获得高活性脐带间充质干细胞,三系分化试剂盒检测成脂、成骨、成软骨分化能力,流式细胞术检测细胞周期和表面标志物。以感染复数值分别为100,120,140,160,180,200的吉凯基因绿色荧光蛋白转染第2代高活性脐带间充质干细胞,筛选最佳转染条件;转染后的第4代高活性脐带间充质干细胞尾静脉输注给老年治疗组树鼩,青年对照组和老年模型组不予特殊处理,治疗4个月时取脾脏组织,苏木精-伊红染色观察脾脏组织结构;β-半乳糖苷酶染色检测衰老相关半乳糖苷酶活性;免疫组织化学染色检测p21和p53蛋白表达水平;Ki67和PCNA免疫荧光染色检测细胞增殖活性;免疫荧光染色检测脾脏自噬蛋白分子Beclin1和APG5L/ATG5表达水平;活性氧荧光染色检测脾脏组织的活性氧含量;CD3免疫荧光染色检测总T淋巴细胞比例变化;酶联免疫吸附实验检测脾脏组织白细胞介素1β和转化生长因子β1分泌水平;DAPI复染细胞核观察绿色荧光蛋白标记的高活性脐带间充质干细胞在脾脏组织的分布情况。结果与结论:①高活性脐带间充质干细胞呈核小短梭形、鱼群样生长,G_(0)/G_(1)期占比大,具有向成脂、成骨和成软骨分化潜能。②感染复数为140且转染72 h为吉凯基因绿色荧光蛋白标记树鼩高活性脐带间充质干细胞的最佳条件。③与老年模型组相比,老年治疗组树鼩脾脏组织细胞排列紧密,白髓面积增加(P<0.01),红白髓界线清晰,生发中心占比无显著差异(P>0.05),脾脏组织衰老相关半乳糖苷酶活性水平降低(P<0.001),衰老蛋白分子p21和p53表达下调(P<0.001),增殖相关分子Ki67和PCNA表达上调(P<0.001,P<0.05),自噬相关分子Beclin1和APG5L/ATG5表达上调(P<0.001),活性氧含量降低(P<0.001),CD3^(+)T细胞比例增加(P<0.05),衰老相关分泌表型中白细胞介素1β分泌水平降低(P<0.001),转化生长因子β1分泌水平无显著差异(P>0.05)。与青年对照组相比,以上检测指标在老年治疗组中均有显著差异(P<0.05)。④冰冻组织切片观察可见老年治疗组树鼩脾脏组织中有绿色荧光蛋白标记的绿色荧光细胞。结果表明:静脉输注高活性脐带间充质干细胞可迁移至脾脏组织,抑制活性氧产生,下调衰老相关蛋白分子表达,诱导细胞自噬,促进细胞增殖,降低慢性炎症,进而改善脾脏组织结构和功能。

脐带间充质干细胞对2型糖尿病的免疫调节作用

背景:脐带间充质干细胞具有免疫调节功能和多向分化潜能,能够积极改善2型糖尿病的慢性低度炎症状态,对阻止2型糖尿病疾病进展具有重要意义。目的:综述脐带间充质干细胞通过免疫调节作用治疗2型糖尿病的研究进展。方法:以“脐带间充质干细胞,间充质干细胞,2型糖尿病,免疫,胰岛素抵抗,炎症”等为中文检索词,以“umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs,mesenchymal stem cells,MSCs,type 2 diabetes mellitus,T2DM,immunity,insulin resistance,inflammation”等为英文检索词,在中国知网、Web of Science和PubMed数据库筛选相关的综述、研究型论文和论著,根据纳入标准和排除标准整理出88篇论文进行归纳总结。结果与结论:脐带间充质干细胞可通过免疫调节作用降低机体炎症反应、诱导巨噬细胞向M2型极化,增加靶器官对胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗,缓解胰岛β细胞功能障碍等,进而有效延缓2型糖尿病发生发展。但在脐带间充质干细胞移植成为常规治疗手段之前,还需要进行大规模的基础与应用基础研究以确定其最佳治疗方案及疗效。

人脐带间充质干细胞条件培养基及外泌体对肝癌细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡的影响

背景:间充质干细胞可通过分泌含细胞因子、生长因子和外泌体的细胞外囊泡调节肿瘤微环境,对肿瘤细胞生物学行为进行精准调控。目的:研究人脐带间充质干细胞条件培养基及外泌体对肝癌细胞生物学特性的影响。方法:收集人脐带间充质干细胞培养上清,通过高速离心并过滤获得人脐带间充质干细胞条件培养基;收集人脐带间充质干细胞培养上清,通过超高速梯度离心法提取人脐带间充质干细胞外泌体。使用PKH26标记人脐带间充质干细胞外泌体,与肝癌细胞MHCC97-H共培养,荧光显微镜观察MHCC97-H细胞摄取外泌体情况。通过CCK-8增殖实验、Transwell迁移和侵袭实验以及流式凋亡实验评估人脐带间充质干细胞条件培养基、人脐带间充质干细胞外泌体对肝癌细胞生物学功能的影响。结果与结论:(1)人脐带间充质干细胞外泌体可被MHCC97-H细胞摄取且主要分布于细胞质中;(2)人脐带间充质干细胞条件培养基处理后,MHCC97-H细胞的增殖、迁移和侵袭能力显著增强(P<0.001,P<0.05,P<0.01),凋亡能力显著下降(P<0.001);而人脐带间充质干细胞外泌体处理后,MHCC97-H细胞的增殖能力下降(P<0.001),迁移、侵袭及凋亡能力显著增强(P<0.001);(3)结果表明,人脐带间充质干细胞条件培养基具有促进MHCC97-H细胞增殖、迁移、侵袭和抑制凋亡的能力;而人脐带间充质干细胞外泌体则具有促进MHCC97-H细胞迁移、侵袭及凋亡和抑制增殖的能力。

人脐带间充质干细胞治疗多囊卵巢综合征模型小鼠卵巢组织中Rab27A的表达

背景:多囊卵巢综合征是导致育龄女性不孕的常见生殖内分泌疾病,目前尚无有效的治疗方法,人脐带间充质干细胞可能有助于修复卵巢功能,但其治疗多囊卵巢综合征方面的研究较少。目的:探讨人脐带间充质干细胞治疗多囊卵巢综合征的作用及机制。方法:3周龄雌性ICR小鼠随机分为3组(n=15):正常对照组不作处理,模型组连续21 d灌胃来曲唑诱导建立多囊卵巢综合征模型,治疗组连续21 d灌胃来曲唑+经尾静脉注射人脐带间充质干细胞悬液。治疗前和治疗后7,14 d称量小鼠体质量;治疗后连续10 d阴道涂片检测小鼠动情周期;治疗后14 d,ELISA检测小鼠外周血性激素水平,苏木精-伊红染色观察卵巢形态学改变,免疫荧光、免疫组化检测卵巢组织中Rab27A蛋白表达。结果与结论:①与正常对照组相比,模型组小鼠动情周期紊乱,体质量明显升高,卵泡刺激素水平降低,黄体生成素和睾酮水平均升高,卵巢可见较多囊状扩张的卵泡,Rab27A蛋白表达水平降低;②与模型组相比,治疗组小鼠体质量降低,卵泡刺激素水平升高,黄体生成素和睾酮水平均降低,多囊状扩张的卵泡减少,Rab27A蛋白表达水平升高;③结果表明,人脐带间充质干细胞可能通过上调Rab27A的表达改善多囊卵巢综合征小鼠血清性激素水平及卵巢功能。

人脐带间充质干细胞联合褪黑素治疗化疗致早发性卵巢功能不全的作用及机制

背景:目前研究证明,人脐带间充质干细胞和褪黑素均可改善卵巢功能,但人脐带间充质干细胞联合褪黑素对化疗所致早发性卵巢功能不全的保护作用及机制尚未有研究报道。目的:探讨人脐带间充质干细胞联合褪黑素对化疗所致早发性卵巢功能不全的保护作用及机制。方法:将动情周期正常的40只Wistar大鼠随机分为对照组、模型组、人脐带间充质干细胞组、褪黑素组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组,每组8只。除对照组外,其他组腹腔注射顺铂溶液构建早发性卵巢功能不全大鼠模型,人脐带间充质干细胞组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组于造模后第1,6,11天分别尾静脉注射1×10^(6)个人脐带间充质干细胞,褪黑素组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组每日腹腔注射10 mg/kg褪黑素,治疗期间监测大鼠体质量和动情周期变化。治疗14 d后,ELISA法检测血清雌二醇、卵泡刺激素、促黄体生成素、抗缪勒管激素水平,计算卵巢指数,苏木精-伊红染色观察卵巢组织学形态,透射电镜观察卵巢颗粒细胞超微结构,Western blot检测PI3K/AKT/mTOR信号通路蛋白和LC3、P62等自噬蛋白在卵巢组织中的表达。结果与结论:(1)与对照组相比,模型组大鼠体质量逐渐减轻、动情周期紊乱,卵巢指数显著下降(P<0.01);雌二醇、抗缪勒管激素水平降低(P<0.01),卵泡刺激素、促黄体生成素水平升高(P<0.01);卵巢组织学形态和卵巢颗粒细胞超微结构严重破坏;p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR和P62蛋白表达显著降低(P<0.01),LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达显著升高(P<0.001)。(2)与模型组相比,各治疗组大鼠体质量逐渐恢复,部分大鼠动情周期恢复正常,卵巢指数显著升高(P<0.01);雌二醇、抗缪勒管激素水平升高(P<0.05),卵泡刺激素、促黄体生成素水平降低(P<0.05);卵巢组织学形态和卵巢颗粒细胞超微结构显著改善;p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR和P62蛋白表达显著升高(P<0.001),LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达显著降低(P<0.01)。其中人脐带间充质干细胞+褪黑素组上述指标改善更为显著。结果表明,人脐带间充质干细胞联合褪黑素可能通过上调PI3K/AKT/mTOR信号通路,抑制卵巢颗粒细胞自噬来治疗早发性卵巢功能不全。

人脐带间充质干细胞来源外泌体降低脊髓损伤后血脊髓屏障的通透性

背景:研究发现,内皮素参与了脊髓损伤后血脊髓屏障的破坏,干细胞来源外泌体可降低血脊髓屏障的通透性,修复脊髓损伤。目的:观察人脐带间充质干细胞来源外泌体是否可以通过抑制内皮素1表达降低血脊髓屏障的通透性,进而修复脊髓损伤。方法:用超速离心法从人脐带间充质干细胞培养上清液中提取外泌体,透射电子显微镜观察其形态,Western blot检测tsg101、CD63的表达。80只SD大鼠随机分成假手术组、模型组、外泌体组、内皮素1组(n=20),采用改良Allen’s法制备大鼠脊髓损伤模型,内皮素1组用微量注射器直接向损伤部位注射10μL(1μg/mL)内皮素1,术后即刻及1,2 d,分别给予假手术组、模型组尾静脉注射200μL PBS,外泌体组、内皮素1组尾静脉注射200μL外泌体(200μg/mL)。脊髓损伤后第1,3,7,14,21天进行后肢运功功能评分;损伤后第7天通过伊文思蓝染色观察血脊髓屏障通透性,Western blot检测脊髓组织中紧密连接蛋白ZO-1、β-Catenin、Occludin和内皮素1的表达。结果与结论:①外泌体组BBB评分在损伤后3-21 d显著高于模型组(P<0.05),苏木精-伊红染色显示外泌体组脊髓损伤较模型组明显减轻;内皮素1组BBB评分较外泌体组显著降低(P<0.05),内皮素1组脊髓损伤较外泌体组加重;②模型组内皮素1表达量较假手术组显著增加(P<0.05),外泌体组内皮素1表达量较模型组显著降低(P<0.05);③与模型组比较,外泌体组血脊髓屏障伊文思蓝渗出量显著减少(P<0.05),紧密连接蛋白β-Catenin、Occludin、ZO-1的表达增加(P<0.05);与外泌体组比较,内皮素1组伊文思蓝渗出量显著增加(P<0.05),上述紧密连接蛋白表达量显著减少(P<0.05);④结果表明,人脐带间充质细胞来源外泌体通过下调内皮素1表达来保护血脊髓屏障的通透性,起到了修复脊髓损伤的作用。

新鲜和冷冻人脐带来源间充质干细胞对大鼠骨关节炎的治疗作用比较

目的:比较新鲜和冷冻人脐带来源间充质干细胞对Ⅱ型胶原酶诱导的大鼠骨关节炎的治疗作用。方法:选用Sprague-Dawley (SD)大鼠,采用Ⅱ型胶原酶关节腔注射法建立大鼠骨关节炎模型,将大鼠随机分为正常组(Normal)、模型组(Model)、新鲜人脐带来源间充质干细胞组(Fresh hUC-MSC)、冷冻人脐带来源间充质干细胞组(Frozen hUC-MSC)和透明质酸组(HA),每组10只,于第一次注射Ⅱ型胶原酶后第7天给药。Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC组大鼠分别膝关节腔注射Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC 1×10^6/50 μL;HA组大鼠给予HA 50 μL;正常组和模型组大鼠给予等体积无菌生理盐水。给药后6周处死大鼠,观察各项指标。检测各组大鼠膝关节周长差值、关节软骨大体观察评分、膝关节X射线观察及评分、膝关节病理变化以及膝关节软骨基质金属蛋白酶-13(matrix metalloproteinase-13,MMP-13)和基质金属蛋白酶抑制因子-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1,TIMP-1)的表达情况。结果:与模型组相比,Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC组关节周长差值和关节软骨大体评分均显著减小,差异均有统计学意义(P<0.01);Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC组X射线的凯尔格伦-劳伦斯分级评分以及番红固绿染色病理变化的Mankin's评分差异均有统计学意义(P<0.05)。同时,Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC组的MMP-13的表达显著降低,TIMP-1的表达显著升高,MMP-13和TIMP-1的比值显著降低,并且差异均具有统计学意义(P<0.01)。结论:Fresh hUC-MSC和Frozen hUC-MSC均能改善大鼠骨关节的损伤,两组治疗骨关节炎差异无统计学意义,为临床应用hUC-MSC治疗提供实验依据。

脐带来源间充质干细胞抑制巨噬细胞M1极化

目的:探究人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)对巨噬细胞M1/M2极化的作用。方法:将hUC-MSCs与佛波酯(PMA)诱导分化的巨噬细胞样细胞(pTHP-1巨噬细胞)共培养后进行转录组测序分析,筛选差异表达基因,进一步进行GO及KEGG富集分析。细胞增殖实验(CCK-8和EdU)分析hUC-MSCs对pTHP-1细胞增殖的影响。流式细胞术检测hUC-MSCs对LPS刺激的pTHP-1巨噬细胞炎症因子TNF-α表达及抑炎因子IL-10表达的影响。qRT-PCR及流式细胞术探究hUC-MSCs对pTHP-1巨噬细胞M1/M2相关分子表型的作用。结果:转录组测序数据分析发现hUC-MSCs与pTHP-1细胞共培养后M1相关基因TNF-α(P<0.05)、HLA-DRA(P<0.01)明显下调,M2相关基因ARG1(P<0.05)明显上调,提示hUC-MSCs抑制巨噬细胞向M1表型极化。GO和KEGG富集分析提示这些表达失调的基因参与调控炎症与免疫应答。hUC-MSCs抑制pTHP-1巨噬细胞增殖,且抑制TNF-α表达(P<0.001),促进IL-10表达(P<0.001)。qRT-PCR及流式细胞术分析发现,hUC-MSCs共培养后,pTHP-1细胞HLA-DRA(P<0.05)和CD68(P<0.01)mRNA表达明显下调,且CD14+CD11c+M1型细胞比例下调,而CD163(P<0.001)和CD206(P<0.001)mRNA表达及CD14+CD163+M2型细胞比例明显上调。结论:hUC-MSCs体外抑制巨噬细胞向M1促炎表型极化,诱导向M2抗炎表型极化。

人脐带间充质干细胞来源外泌体驱动中性粒细胞向N2促血管生成表型转换的研究

背景人脐带间充质干细胞来源外泌体(human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes,HucMSCExo)已成为再生医学领域中一种应用前景广阔的治疗手段,但人们对其作用的确切机制仍知之甚少。目的探索HucMSCExo能否驱动中性粒细胞向N2促血管生成亚型转换。方法采用超速离心法分离提纯HucMSC-Exo,通过透射电镜、粒径分析和Western blot对提取的外泌体进行鉴定。成功分离HucMSC-Exo后与中性粒细胞共培养,利用qRT-PCR检测中性粒细胞的表型相关分子表达情况。将接受HucMSC-Exo刺激的中性粒细胞与血管内皮细胞进行细胞共培养,通过CCK-8实验、Edu实验、划痕实验和Transwell实验观察中性粒细胞对血管内皮细胞的增殖、迁移和侵袭能力的影响,采用qRT-PCR分析中性粒细胞在接受HucMSC-Exo刺激后,血管生成相关基因的表达变化。结果提取物在透射电镜下显示为类圆形膜状结构,直径约100 nm,能够表达外泌体标记物CD9和Alix,表明提取物为HucMSC-Exo。与PBS处理组相比,HucMSC-Exo处理中性粒细胞后,qRT-PCR发现与N2表型相关的标志物Arg1、CD163和CD206的表达增多(P<0.05)。将HucMSCExo刺激的中性粒细胞与血管内皮细胞进行细胞共培养处理后,通过CCK-8实验、Edu实验、划痕实验和Transwell实验观察到血管内皮细胞的增殖、迁移和侵袭能力均增强(P<0.05)。与PBS处理组相比,中性粒细胞在接受HucMSC-Exo刺激后,促血管生成因子BV8、VEGFα表达升高(P<0.05)。结论HucMSC-Exo可使中性粒细胞向N2表型转换,这种N2型中性粒细胞可促进血管内皮细胞增殖、迁移和侵袭。

人外周血血清培养人脐带间充质干细胞定向诱导为神经干细胞

背景:细胞培养基种类甚多,成分不尽相同,对细胞生长影响较大。国内外有多项研究采用无血清、含胎牛血清的培养基进行体外扩增培养,但应用含人外周血血清的培养基将人脐带间充质干细胞定向诱导为神经干细胞以及人外周血血清促进神经干细胞分化为其他神经细胞,目前相关研究较少。目的:观察人外周血血清培养的人脐带间充质干细胞定向诱导为神经干细胞的可行性。方法:①采用含体积分数10%人外周血血清的DMEM/F12培养基培养人脐带间充质干细胞,传代培养至第3代时应用流式细胞仪分析其表面标志物,并通过茜素红染色对其成骨分化能力进行检测;②取第3代人脐带间充质干细胞,加入培养体系为含0.5%N2、1.5%B27、20 ng/mL碱性成纤维细胞生长因子和20 ng/mL表皮生长因子的DMEM/F12培养基定向诱导为神经干细胞,对其表面标志物进行鉴定;③取生长状态良好的人脐带间充质干细胞源性神经干细胞,制备成单细胞悬液,均匀接种于96孔板中,加入含体积分数10%人外周血血清的DMEM/F12培养液继续培养8 d后,进行苏木精-伊红染色、微管相关蛋白2和胶质纤维酸性蛋白免疫荧光染色,检测神经干细胞向其他神经细胞分化情况。结果与结论:①经人外周血血清培养的人脐带间充质干细胞呈漩涡状生长且多层分布,排列有方向性;人脐带间充质干细胞表面高度表达CD44、CD105、CD29、CD73,茜素红染色阳性;②人外周血血清培养的人脐带间充质干细胞可以定向诱导分化为神经干细胞,神经干细胞表面高度表达CD44、CD105、CD29、CD73、Nestin、NF-L、GALC;③神经干细胞诱导分化第8天时,经苏木精-伊红染色后发现其伸出的突起长度较长,分支也较多且邻近细胞之间的突起互相连接,呈典型的神经细胞形态,且微管相关蛋白2和胶质纤维酸性蛋白免疫荧光染色均呈阳性。结果表明,人外周血血清培养人脐带间充质干细胞可以定向诱导为神经干细胞,在人外周血血清的作用下神经干细胞随着培养时间的延长,可分化为其他神经细胞。

维生素D3减轻高糖暴露诱导氧化应激促进人脐带间充质干细胞的成骨分化

背景:糖尿病骨质疏松症逐渐受到公众的关注,然而鲜有研究报道高糖环境对人脐带间充质干细胞成骨分化的影响和相应的治疗策略。目的:探讨维生素D3恢复高糖环境中人脐带间充质干细胞成骨分化的潜力。方法:通过CCK-8法检测人脐带间充质干细胞活力来筛选适宜的维生素D3干预浓度。在高葡萄糖条件下,通过RT-qPCR、蛋白质印迹、免疫荧光、JC-1线粒体膜电位、茜素红染色和β-半乳糖苷酶染色等实验评估维生素D3干预后人脐带间充质干细胞的成骨分化潜能、细胞内活性氧积累、线粒体膜电位改变和细胞衰老情况,并探讨了潜在的机制。结果与结论:①维生素D3在0.1μmol/L至1 mmol/L范围内均能显著促进人脐带间充质干细胞的增殖;②高糖环境下调了人脐带间充质干细胞中成骨相关基因α1-Ⅰ型胶原蛋白、碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2、骨钙蛋白的mRNA和蛋白表达水平,诱发了氧化应激和细胞衰老;③维生素D3在10μmol/L的干预浓度下显著恢复了高糖条件下人脐带间充质干细胞的成骨表型,并通过激活Nrf2/HO-1信号通路减轻了细胞内的氧化应激和细胞衰老;④结果表明,高糖环境中人脐带间充质干细胞的成骨分化能力降低,维生素D3可以部分提高其成骨分化能力并减轻细胞损伤。

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。

加入脐带间充质干细胞来源外泌体培养的肝癌细胞生物学行为变化及其机制

目的观察脐带间充质干细胞来源外泌体(UCMSCs-Exo)对肝癌细胞生物学行为的影响,并探讨其可能的机制。方法将对数生长期的肝癌MHCC-97H细胞分为UCMSCs-Exo组和对照组,分别加入UCMSCs-Exo10µg/mL和等量PBS。取两组细胞,采用克隆形成实验检测克隆形成率、划痕愈合实验检测划痕愈合率、流式细胞术检测细胞凋亡率,采用实时荧光定量PCR法和Western blotting法检测上皮—间充质转化(EMT)相关指标N-cadherin、Vimentin、Snail及凋亡相关指标Bcl-2、Bax mRNA和蛋白相对表达量,采用转录组测序的方法筛选差异表达基因并进行基因本体论(GO)功能、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路和疾病本体论(DO)富集分析。结果UCMSCs-Exo组克隆形成率低于对照组,划痕愈合率、细胞凋亡率均高于对照组(P均<0.05)。UCMSCs-Exo组N-cadherin、Vimentin、Snail、Bax mRNA及蛋白相对表达量均高于对照组,Bcl-2 mRNA及蛋白相对表达量均低于对照组(P均<0.05)。与对照组比较,UCMSCs-Exo组细胞有74个差异表达基因,其中表达上调43个、下调31个;GO功能富集分析结果显示,差异基因主要富集在细胞外区域、趋化因子受体结合、细胞增殖、代谢等方面;KEGG通路富集分析结果显示,差异表达基因主要涉及白细胞介素17(IL-17)、肿瘤坏死因子(TNF)、转化生长因子β(TGF-β)和NF-κB等信号通路;DO富集分析结果显示,差异表达基因主要参与结直肠癌、肝癌、胃肠道和代谢类疾病的发生发展。结论UCMSCs-Exo可抑制肝癌细胞增殖并促进其迁移、凋亡,其机制可能与调控IL-17、TNF、TGF-β和NF-κB等信号通路而诱导肝癌细胞发生EMT有关。

脐带间充质干细胞来源的外泌体抑制胃癌细胞的增殖和侵袭

目的:探究脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells, UCMSCs)来源的外泌体(exosomes, EX)对胃癌细胞增殖和侵袭的影响。方法:将脐带剪碎后培养,收集第三代到第五代的UCMSCs培养上清,制备UCMSCs来源的EX(UCMSCs-EX)。通过透射电子显微镜观察其形态、流式粒径分析以及Western blot检测特异性蛋白表达的方法对UCMSCs-EX进行鉴定。通过CCK-8和Transwell实验分别检测UCMSCs-EX对胃癌细胞株HGC-27增殖和侵袭的影响。皮下注射HGC-27到裸鼠体内构建胃癌移植瘤小鼠模型,通过尾静脉注射UCMSCs-EX,然后观察UCMSCs-EX对移植瘤小鼠模型体积和生存率的影响。对UCMSCs-EX进行circRNA测序分析,对表达前5位的circRNA进行qRT-PCR验证,运用siRNA干扰筛选circRNA表达的方法,观察UCMSCs-EX携带的circRNA对HGC-27增殖和侵袭的影响。结果:UCMSCs呈梭形生长,成功制备UCMSCs-EX。相比于空白对照组,40μg/mL和60μg/mL的UCMSCs-EX可以明显抑制HGC-27的增殖和侵袭。尾静脉注射UCMSCs-EX可以明显降低胃癌移植瘤体积以及增加模型小鼠的生存率。相比于si-RNA阴性对照,经过si-RNA-circ_0027599处理后制备的UCMSCs-EX中circ_0027599表达量降低,其抑制HGC-27增殖和侵袭的作用明显减弱。结论:UCMSCs-EX可以抑制胃癌细胞HGC-27的增殖和侵袭,UCMSCs-EX携带的circ-0027599可以在体外抑制HGC-27的增殖和侵袭。

人脐带间充质干细胞来源的外泌体调控血管内皮生长因子对小鼠胫骨骨折的修复作用研究

目的探讨人脐带间充质干细胞(huc-MSC)来源外泌体(Exo)对小鼠胫骨骨折的修复作用及可能机制。方法于2018年12月至2022年1月,体外分离、培养hucMSCs,超速离心法收集Exo并鉴定。24只8周龄雄性C57BL/6J小鼠行胫骨骨折,并采用随机数字表法分为模型对照组、磷酸缓冲盐溶液(PBS)对照组及huc-MSC-Exo组,每组各8只,其中huc-MSC-Exo组小鼠骨髓腔内注射huc-MSC-Exo(100μg溶解于100μL PBS),PBS对照组小鼠注射等量PBS,模型对照组小鼠不进行处理。21 d后,X线观察骨折愈合情况;双能X线检测骨矿物质密度(BMD);苏木精-伊红(HE)染色观察胫骨组织学变化;免疫组织化学染色检测骨折区骨组织中血管内皮生长因子A(VEGFA)阳性表达情况;蛋白质印迹法检测骨折区骨组织中VEGFA、Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨形成蛋白2(BMP-2)和骨桥蛋白(OPN)蛋白表达水平。结果经鉴定,成功提取huc-MSC-Exo;模型对照组和PBS对照组小鼠胫骨骨折断端明显、骨膜增厚,骨折带的两侧可见大量未分化的间充质细胞及部分软骨细胞,骨痂的软骨内骨区域软骨细胞形态肥大,而huc-MSC-Exo组小鼠胫骨骨折区愈合明显,外侧骨皮质连续性良好,部分软骨细胞已被吸收,膜内成骨区域出现骨痂;另与模型对照组(VEGFA 0.23±0.02)比较,PBS对照组(VEGFA 0.24±0.02)无明显变化(P>0.05),huc-MSC-Exo组小鼠胫骨骨折断端恢复良好,骨折线基本消失,同时骨折愈合评分、BMD、VEGFA IRS评分、VEGFA(0.48±0.04)、RUNX2、BMP-2和OPN蛋白相对表达水平均升高(P<0.05)。结论huc-MSC-Exo可加快小鼠胫骨骨折修复,其作用机制可能与提高VEGFA表达水平,促进血管生成有关。

脐带间充质干细胞来源外泌体对大鼠放射性肺损伤作用及机制研究

目的探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体(hUCMSC-Exo)对大鼠放射性肺损伤(RILI)的作用及机制。方法流式细胞术检测人脐带间充质干细胞(hUC-MSC)表面标志物;蛋白免疫印迹法、纳米粒子跟踪分析及透射电子显微镜鉴定hUCMSC-Exo。根据随机数字表法将15只健康SD大鼠分为对照组、照射组和照射+Exo组,每组各5只,照射+Exo组大鼠在辐照后立即注射100μl的hUCMSC-Exo(剂量为1×10^(7)个/μl),其余两组注射100μl生理盐水,照射后4周处死大鼠并取材;苏木精-伊红(HE)和Masson染色法观察肺组织病理学变化;酶联免疫吸附法(ELISA)检测大鼠血清中白细胞介素1β(IL-1β)、白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和干扰素γ(INF-γ)表达;蛋白免疫印迹法检测大鼠右肺组织中E-钙黏蛋白(E-cadherin)、波形蛋白(vimentin)、转化生长因子-β1(TGF-β1)和IL-1β蛋白表达;实时荧光定量聚合酶链式反应(PCR)检测E-cadherin、Vimentin、IL-1β和IL-6的mRNA表达;免疫组织化学染色检测大鼠右肺组织中E-cadherin、Vimentin、TGF-β1和磷酸化Smad同源物(p-Smad)蛋白表达。结果与照射组相比较,照射+Exo组炎性细胞浸润减少,胶原沉积和纤维组织增生减少(P<0.05);血清中促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α及INF-γ表达减少(P<0.05);肺组织中E-cadherin蛋白表达增加,Vimentin、TGF-β1、p-Smad和IL-1β蛋白表达减少(P<0.05);肺组织中E-cadherin的mRNA表达增加,Vimentin、IL-1β及IL-6的mRNA表达减少(P<0.05)。结论hUCMSC-Exo能够通过减少促炎因子分泌及抑制纤维化进展缓解RILI。

MAFA-PDX1过表达慢病毒感染人脐带间充质干细胞向胰岛素分泌细胞的分化

背景:干细胞来源胰岛β细胞移植被认为是治疗1型糖尿病的有效手段。人脐带间充质干细胞是理想的细胞来源,但其向胰岛β细胞分化的效率不高。目的:研究MAFA、PDX1修饰促进人脐带间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化的潜能。方法:构建MAFA-PDX1过表达慢病毒载体,用细胞形态学、RT-qPCR法、双硫腙染色比较3种方案[方案A:单纯慢病毒组;方案B:先药物(尼克酰胺、β-巯基乙醇)诱导再加慢病毒组;方案C:慢病毒和药物诱导同时进行组]诱导人脐带间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞的效率和潜能。结果与结论:(1)细胞形态学改变:经3种方案诱导后细胞形态均发生了改变,方案B在诱导第11天细胞聚集生长最为明显,出现聚集生长的胰岛样细胞团;(2)RT-qPCR检测胰岛相关基因的表达差异:同一诱导时间点3种方案横向比较,在诱导第5天,方案C的MAFA和PDX1基因表达量最高,方案B的GCG基因表达量最高;在诱导第11天,方案B的MAFA、PDX1基因表达量以及INS和GLUT2基因表达量最高;(3)双硫腙染色鉴定锌离子:3种方案诱导第11天部分细胞被双硫腙染成棕红色,其中方案B中部分小岛状细胞被染成棕红色,颜色较深(阳性表达);(4)结果表明,MAFA和PDX1共过表达可促进人脐带间充质干细胞向胰岛素分泌细胞分化;MAFA-PDX1基因修饰联合药物诱导方案优于单纯基因修饰方案。