表皮生长因子对非黏附骨髓间充质干细胞克隆形成效率的影响

背景：目前普遍认为骨髓间充质干细胞是一类高度黏附的成纤维样细胞，但也有研究显示处于非黏附状态的骨髓间质细胞也具有自我复制及多向分化潜能。目的：探讨表皮生长因子对骨髓中存在的非黏附骨髓间充质干细胞产生成纤维细胞集落形成单位的影响。设计、时间及地点：细胞学体外观察，于2007-07／12在南京医科大学骨与干细胞研究中心完成。材料：4周龄雄性C57／BL6小鼠6只，由南京医科大学实验动物中心提供。表皮生长因子为美国Sigma公司产品。方法：全骨髓法体外分离培养小鼠骨髓间充质干细胞，调整细胞浓度为2×10^9L^-1。收集第3代细胞，分别接种于向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞分化的培养液中进行诱导。取30mL骨髓间充质干细胞悬液，平均分到两管中，表皮生长因子处理组加入终浓度为10μg／L表皮生长因子，空白对照组加入普通完全培养基，采用反复转移非黏附骨髓细胞培养法，每天将非黏附骨髓细胞转移到新的培养皿，原来的皿中为总骨髓来源的贴壁细胞，转移第1次定义P01，第2次为P02，依次类推，培养12d终止。主要观察指标：骨髓间充质干细胞的鉴定结果，亚甲基蓝染色显示每皿细胞克隆的形成情况，计算克隆形成区域占皿底面积的百分比及克隆数目。结果：非黏附骨髓间充质细胞在第4天转移到新的培养皿后，继续培养仍能够贴壁生长，并逐渐扩增形成克隆；诱导后能够分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞。给予表皮生长因子处理后，无论是总骨髓来源的贴壁细胞，还是反复转移的非黏附骨髓间充质干细胞，均能够不断产生成纤维细胞集落形成单位，且数量明显多于空白对照组（P〈005）。表皮生长因子处理组总骨髓来源的贴壁细胞、P01-P05非黏附骨髓间充质干细胞所形成的贴壁细胞数分别是空白对照组的1．54倍，4．25倍，2．51倍，1．56倍，1.25倍，2.01倍：所产生的克隆数分别是空白对照组的12倍，18倍，1．4倍，1．4倍，1．1倍。结论：表皮生长因子能有效促进骨髓中的非黏附骨髓间充质干细胞在悬浮状态下增殖，明显提高了骨髓间充质干细胞的富集效率。

非黏附骨髓间充质干细胞的体外培养与鉴定

目的探讨小鼠骨髓中是否存在非黏附间充质干细胞(BM-NA-MSC),体外能否形成成纤维细胞集落形成单位(CFU-F),能否在适当的条件下分化为脂肪细胞、软骨细胞和成骨细胞。方法分离小鼠总骨髓细胞,体外培养,每天转移未贴壁的非黏附骨髓细胞(NA-BMC)到新培养环境中继续培养,每组细胞长满12 d后,亚甲基蓝染色显示形成的克隆,计数克隆个数;在总骨髓细胞培养到第4天时收集未贴壁的NA-BMC到新的培养皿中,待细胞贴壁生长达融合后传代纯化,取第5代细胞接种于向脂肪细胞、软骨细胞和成骨细胞诱导分化的培养液中,2周后分别进行油红染色、抗Ⅱ型胶原的免疫组织化学染色及茜素红染色检测脂肪滴、Ⅱ型胶原和钙化结节的形成和表达。结果小鼠骨髓细胞体外培养条件下不仅总骨髓细胞可以形成CFU-F,而且反复转移的NA-BMC也能不断形成CFU-F;给予适当的诱导条件,非黏附来源的骨髓细胞体外能够分化为产生油滴的脂肪细胞、表达Ⅱ型胶原的软骨和具有钙化能力的成骨细胞。结论小鼠骨髓中存在一类NA-MSC,体外可以形成CFU-F,还可分化为脂肪、软骨和成骨细胞,表现出一定的多分化潜能,为下一步作为种子细胞用于移植实验的研究提供了前提。

非黏附骨髓间充质干细胞移植改善脑缺血小鼠的学习记忆功能

背景:非黏附骨髓间充质干细胞在体外培养中具有自我更新能力,可诱导分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞,表现出多分化潜能,在移植到缺血损伤脑内可存活并且部分可分化为神经细胞或神经胶质细胞。目的:观察小鼠非黏附骨髓间充质干细胞移植到缺血小鼠脑内对神经功能的修复作用。方法:全骨髓法分离β-Gal转基因小鼠总骨髓细胞,采用反复转移非黏附骨髓细胞的培养法收集纯化的第3代非黏附骨髓间充质干细胞。20只C57BL/6J小鼠建立大脑中动脉阻塞模型,随机区组法分为2组,造模后7d,细胞移植组将第3代非黏附骨髓间充质干细胞悬液3μL定向移植到小鼠脑损伤处,对照组注射等量生理盐水。移植28d后进行Morris水迷宫实验,连续8d。结果与结论:在定位航行实验中细胞移植组小鼠的逃避潜伏期及游泳总路程均较对照组明显缩短(P<0.05),空间探索实验中细胞移植组小鼠穿越原平台次数较对照组明显增多(P<0.05)。提示非黏附骨髓干细胞移植能够提高脑缺血模型小鼠的学习记忆能力,改善神经功能。

表皮生长因子干预小鼠非黏附骨髓间充质干细胞成纤维细胞集落形成及向神经元样细胞的分化

背景:非黏附骨髓间充质干细胞在体外可以不断形成成纤维细胞集落形成单位,并且可诱导分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞,表现出一定的多分化潜能。目的:探讨表皮生长因子对非黏附骨髓间充质干细胞形成成纤维细胞集落的影响,及其在体外向神经细胞分化的能力。方法:分离小鼠双侧股骨、胫骨,全骨髓法分离总骨髓细胞,采用反复转移非黏附的骨髓细胞培养法纯化非黏附骨髓间充质干细胞。取第5代总骨髓细胞和非黏附骨髓间充质干细胞,加入含表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子的神经细胞诱导液培养2周。观察非黏附骨髓细胞产生成纤维细胞集落形成单位的能力,表皮生长因子对成纤维细胞集落形成单位的影响,甲苯胺蓝和免疫细胞化学染色鉴定相关蛋白的表达。结果与结论:总骨髓细胞、反复转移的非黏附骨髓间充质干细胞均能够不断产生成纤维细胞集落形成单位。给予表皮生长因子处理后,非黏附骨髓间充质干细胞成纤维细胞集落形成单位的效率明显增高。诱导2周后,免疫细胞化学染色显示,总骨髓细胞和非黏附骨髓间充质干细胞均表达神经细胞特异性蛋白NeuN和NF-200;经甲苯胺蓝染色在部分细胞中可见神经元特异性标记尼氏体。证实表皮生长因子可有效促进小鼠非黏附骨髓间充质干细胞形成成纤维细胞集落形成单位的效率,经反复转移的非黏附骨髓间充质干细胞能够诱导分化为神经细胞。

小鼠非黏附骨髓间充质干细胞移植到缺血性脑损伤部位向神经元样细胞的分化

背景:小鼠非黏附骨髓间充质干细胞在体外可以不断形成成纤维细胞集落形成单位,并且可诱导分化为脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞,表现出一定的多分化潜能。目的:探讨小鼠非黏附骨髓间充质干细胞移植到缺血损伤脑内后分化为神经细胞的能力。方法:取β-Gal转基因小鼠,分离双侧股骨、胫骨,全骨髓法分离总骨髓细胞,采用反复转移非黏附的骨髓细胞培养法收集纯化后的第5代非黏附骨髓间充质干细胞,调整细胞浓度为1×1012L-1备用。两组C57BL/6J小鼠均建立大脑中动脉阻塞模型,造模后7d,细胞移植组将第5代非黏附骨髓间充质干细胞悬液3μL定向移植到小鼠脑损伤处,模型组注射等量生理盐水。移植8周后观察供体细胞在缺血脑内微环境中的存活、分布及分化能力。结果与结论:LacZ组织化学染色发现,8周后供体细胞仍可以表达β-Gal蛋白,在缺血侧供体细胞能够存活。免疫组织化学单染和双染后发现,在缺血模型的坏死区及坏死边缘区均可检测到β-Gal阳性的供体细胞,部分细胞还同时表达神经细胞特异性蛋白NeuN及神经胶质细胞特异性标记GFAP。提示小鼠非黏附骨髓间充质干细胞在缺血动物模型的脑内能够存活、迁移,部分细胞还能分化为成熟的神经元样细胞或神经胶质细胞,参与脑损伤修复。

不同静电纺丝膜上骨髓间充质干细胞的黏附、增殖与成血管平滑肌分化

背景:临床上迫切需要小口径人工血管来治疗冠状动脉和外周动脉疾病,目前,血管组织工程已成为制备小口径人工血管的主要方法,选择合适的生物材料和细胞来源是小口径组织工程血管构建成功的关键因素。目的:观察4种静电纺丝膜材料对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化为血管平滑肌细胞的影响。方法:分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞。将骨髓间充质干细胞分别接种于聚己内酯(PCL)、聚己内酯-透明质酸(PCL-HA)、聚己内酯-丝素蛋白(PCL-SF)、聚己内酯-明胶(PCL-GEL)静电纺丝膜材料上,培养1,3,7 d后,扫描电镜下观察材料上的细胞排布,鬼笔环肽染色观察材料上的细胞增殖与黏附,qRT-PCR检测材料上细胞分泌的CD90、Meflin、转化生长因子βmRNA表达;向血管平滑肌细胞诱导分化7 d后,qRT-PCR检测材料上细胞ɑ-平滑肌肌动蛋白mRNA表达。结果与结论:①扫描电镜下可见骨髓间充质干细胞在4种静电纺丝膜上均沿着静电纺丝膜的纤维走向排列;②鬼笔环肽染色显示,骨髓间充质干细胞在4种静电纺丝膜上分布规律,均沿着纤维走向呈现平行分布,并且PCL-HA、PCL-SF、PCL-GEL静电纺丝膜较PCL静电纺丝膜更有利于骨髓间充质干细胞的增殖、黏附,PCL-SF静电纺丝膜相较于PCL-HA、PCL-GEL静电纺丝膜更有利于骨髓间充质干细胞的增殖、黏附;③qRT-PCR检测显示,4种静电纺丝膜材料均可维持骨髓间充质干细胞CD90和Meflin的mRNA表达,组间比较差异无显著性意义(P>0.05);PCL-HA、PCL-SF、PCL-GEL组培养1,7 d的转化生长因子βmRNA表达高于PCL组(P<0.05),PCL-SF组培养3,7 d的转化生长因子βmRNA表达高于其他3组(P<0.05),PCL-HA组培养7 d的转化生长因子βmRNA表达高于PCL-GEL组(P<0.05);④qRT-PCR检测显示,PCL-SF组ɑ-平滑肌肌动蛋白mRNA表达高于其他3组(P<0.05),PCL-HA组ɑ-平滑肌肌动蛋白mRNA表达高于PCL组(P<0.05);⑤结果表明:相较于PCL、PCL-HA、PCL-GEL静电纺丝膜,PCL-SF静电纺丝膜与骨髓间充质干细胞结合更适合制备小口径组织工程血管。

补骨脂素对环磷酰胺抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的恢复作用

背景:补骨脂素具有很强的抗骨质疏松活性,可能对化疗导致的骨质疏松具有恢复作用。目的:探讨补骨脂素对环磷酰胺抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的恢复作用及机制。方法:分离培养C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞,以MTT法检测补骨脂素对骨髓间充质干细胞活力的影响,以成骨诱导结合碱性磷酸酶染色确定补骨脂素对环磷酰胺抑制骨髓间充质干细胞成骨分化恢复作用的最佳剂量。采用RT-qPCR法检测补骨脂素干预不同时间点成骨分化标志基因Runx2、ALP、Osteocalcin、骨保护素及Wnt/β-catenin信号通路相关基因Wnt1、Wnt4、Wnt10b、β-catenin、c-MYC的mRNA表达;采用Western blot法检测补骨脂素干预不同时间点成骨特异性转录因子Runx2及Wnt/β-catenin信号通路相关基因Activeβ-catenin、DKK1、c-MYC、Cyclin D1的蛋白表达。结果与结论:(1)不同浓度补骨脂素对骨髓间充质干细胞活力没有显著影响;200μmol/L补骨脂素干预后对环磷酰胺诱导骨髓间充质干细胞成骨分化抑制的恢复作用最佳;(2)补骨脂素可以逆转环磷酰胺条件培养基导致的骨髓间充质干细胞成骨标志基因Runx2、ALP、Osteocalcin、骨保护素mRNA表达和Runx2蛋白表达的降低;(3)补骨脂素可以逆转环磷酰胺条件培养基导致的骨髓间充质干细胞Wnt/β-catenin通路相关基因Wnt4、β-catenin、c-MYC mRNA表达和Activeβ-catenin、c-MYC、Cyclin D1蛋白表达的降低以及DKK1蛋白表达的升高;(4)结果表明,环磷酰胺能抑制小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化,补骨脂素对其具有恢复作用,且200μmol/L补骨脂素干预效果最佳,而这种保护作用可能与补骨脂素激活Wnt4/β-catenin信号通路有关。

芒果苷对大鼠骨髓间充质干细胞氧化应激损伤的保护作用

背景:间充质干细胞移植治疗脊髓损伤有一定效果,但仍存在局部氧化应激环境导致移植细胞存活率低、细胞移植效率不佳等问题。目的:探究芒果苷在氧化应激状态下对骨髓间充质干细胞的保护作用。方法:取第3代大鼠骨髓间充质干细胞,按浓度梯度0,20,40,80,160μmol/L加入芒果苷孵育2 h,然后加入含400μmol/L H_(2)O_(2)的无血清L-DMEM培养基及相应浓度的芒果苷继续培养12 h及24 h,以常规培养的大鼠骨髓间充质干细胞为正常对照组。MTT法检测各组细胞存活情况,按照试剂盒操作方法检测细胞培养液中超氧化物歧化酶、丙二醛及过氧化氢酶水平。结果与结论:与正常对照组相比,H_(2)O_(2)组细胞的存活能力显著降低(P<0.01),超氧化物歧化酶、过氧化氢酶水平显著降低(P<0.01),丙二醛水平显著升高(P<0.01);与H_(2)O_(2)组相比,芒果苷组细胞的存活能力显著升高(P<0.01),超氧化物歧化酶、过氧化氢酶水平显著升高(P<0.01),丙二醛水平显著降低(P<0.01)。芒果苷在20μmol/L浓度以上表现出浓度依赖性的抗氧化应激保护活性,且在160μmol/L以下无细胞毒性。结果表明,抗氧化剂芒果苷可增加骨髓间充质干细胞的抗氧化活性,为骨髓间充质干细胞移植提供一种新的预处理策略。

小分子药物TD-198946促进大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:小分子药物TD-198946是一种能诱导干细胞形成软骨的高效软骨生成剂,但目前尚不清楚其对成骨分化的作用。目的:探讨小分子药物TD-198946促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的效果及其作用机制。方法:提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,利用CCK-8法评估不同浓度TD-198946对骨髓间充质干细胞增殖的影响,确定TD-198946的最佳使用浓度;然后加入最适浓度TD-198946和成骨分化培养基对骨髓间充质干细胞进行成骨诱导;成骨诱导第3天用qRT-PCR检测碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、骨钙蛋白、Ⅰ型胶原基因表达;成骨诱导第7天进行碱性磷酸酶染色,Western blot检测Runt相关转录因子2、Ⅰ型胶原、AKT、p-AKT、PI3K、p-PI3K蛋白表达;成骨诱导第21天进行茜素红染色。结果与结论:①CCK-8实验结果显示,100 nmol/L TD-198946能促进骨髓间充质干细胞增殖;②碱性磷酸酶染色及茜素红染色结果显示,TD-198946能促进大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化;③qRT-PCR结果显示,TD-198946可促进成骨相关基因碱性磷酸酶、Runt相关转录因子2、骨桥蛋白、骨钙蛋白、Ⅰ型胶原的表达;④Western blot结果显示,TD-198946可促进Runt相关转录因子2、Ⅰ型胶原以及p-PI3K、p-AKT蛋白表达。结果表明,小分子药物TD-198946可能通过激活PI3K/AKT信号通路,诱导大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化。

运动预处理联合骨髓间充质干细胞移植治疗大鼠心肌梗死

背景:干细胞疗法在改善心肌梗死后心脏重构方面具有广阔前景,但心肌微环境改变影响干细胞疗效。运动预处理类似于缺血预处理,能够对心肌产生保护作用。然而,运动预处理与干细胞移植联合作用的效果与机制鲜有关注。目的:观察运动预处理对心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞移植效果的影响,探讨局部炎症微环境在其中的作用机制。方法:80只雌性SD大鼠随机分为假手术组、模型组、移植组和联合组,每组20只。利用结扎冠状动脉左前降支的方法制作心肌梗死大鼠模型,假手术组仅穿线不结扎。移植组和联合组造模后于心肌内注射雄性大鼠来源骨髓间充质干细胞,此外,联合组在造模前还需进行8周跑台运动(即运动预处理)。干细胞移植后4周,采用递增负荷运动力竭实验测定运动能力,超声心动术测定心脏结构与功能,压力容积导管法检测左心室血液动力学,原位染色法进行心肌组织病理学观察并获取心肌胶原容积分数。干细胞移植后1,7 d和4周,采用定量反转录聚合酶链反应检测左心室促炎症因子(白细胞介素1β、白细胞介素6、肿瘤坏死因子α)、抗炎症因子(白细胞介素10)、Y染色体性别决定区和胚胎基因(心房钠尿肽、脑钠肽、β-肌球蛋白重链)m RNA表达量。结果与结论:(1)干细胞移植后4周:与假手术组比较,模型组运动能力、左心室射血分数降低(P <0.05);心肌梗死面积、心肌细胞横截面积、胶原容积分数增加(P <0.05);胚胎基因以及促炎因子m RNA表达量上调(P <0.05),白细胞介素10 m RNA表达量下调(P <0.05)。与模型组比较,移植组运动能力、左心室射血分数增加(P <0.05);心肌梗死面积、心肌细胞横截面积、胶原容积分数下降(P <0.05);胚胎基因以及促炎因子m RNA表达量下调(P <0.05),白细胞介素10 m RNA表达量无显著性变化(P> 0.05)。与移植组比较,联合组上述各指标均进一步改善(P<0.05)。(2)干细胞移植后1,7d:与移植组比较,联合组Y染色体性别决定区m RNA表达量升高(P<0.05)。(3)相关分析显示,白细胞介素1β、白细胞介素6(除移植后1 d)、肿瘤坏死因子α与Y染色体性别决定区m RNA表达量呈负相关(P <0.05),白细胞介素10与Y染色体性别决定区m RNA表达量呈正相关(P <0.05)。结果表明:运动预处理能够增强骨髓间充质干细胞移植治疗心肌梗死大鼠的效果,表现为心脏重构得到抑制、心功能进一步提升,其机制与心肌炎症微环境改善促进骨髓间充质干细胞滞留和存活有关。

鹿角片煅制品促进骨髓间充质干细胞的增殖

背景:通过对鹿角片煅制品促进骨髓间充质干细胞增殖效果的科学探究,为传统中医药与现代再生医学的融合创新提供实证支持,推进传统中药在骨骼系统疾病治疗领域的广泛应用。目的:探讨鹿角片煅制品对骨髓间充质干细胞增殖的影响。方法:通过不同材料(如陶泥、黄泥、盐黄泥)的包裹,对鹿角片进行煅制处理,共设计7种不同的煅制样品(陶泥-棉布、黄泥-棉布、盐黄泥-棉布、黄泥-锡箔纸、盐黄泥-锡箔纸、黄泥-蜜炙、盐黄泥-蜜炙煅制的鹿角片),测定煅制前后鹿角片水溶性浸出物含量。采用CCK-8实验评估不同鹿角片煅制品水提物对骨髓间充质干细胞增殖活性的影响。结果与结论:①煅制方法显著提高了鹿角片的水溶性浸出物含量,其中黄泥-蜜炙煅制鹿角片的水溶性浸出物含量最高;②鹿角片煅制品能够显著促进骨髓间充质干细胞的增殖,其中黄泥-蜜炙煅制鹿角片对骨髓间充质干细胞增殖的促进效果最为显著。

物理方法干预骨髓间充质干细胞分化最理想的参数

背景:近年来研究发现物理干预手段对骨髓间充质干细胞的增殖、分化和迁移具有显著影响。但目前物理干预尚存在诸如基础研究数据有待加强、统一的参数标准尚需进一步完善等不足。目的:综述物理手段对骨髓间充质干细胞分化的影响。方法:检索中国知网和PubMed数据库,以“骨髓间充质干细胞,骨髓基质细胞,成骨分化,成软骨分化,电刺激,机械刺激,低氧,脉冲电磁场,低强度脉冲超声”为中文检索词,以“bone marrow mesenchymal stem cells(BMSC),bone marrow stromal cells,osteogenesis differentiation,chondrocytes differentiation,electrical stimulation,mechanical stimulation,hypoxia,electromagnetic fields,low intensity pulsed ultrasound”为英文检索词,选取58篇文献进行综述。结果与结论:①物理手段通过改变特定的微环境调控骨髓间充质干细胞的增殖、分化等,但参数尚未统一,今后应进一步优化并探讨相关物理因素调控骨髓间充质干细胞增殖及分化的最佳参数和作用条件;②某些特殊物理环境条件难以通过低成本的常规手段开展应用,有待后续研究发展进一步降低特殊物理条件的构建难度;③物理手段干预骨髓间充质细胞增殖与分化目前尚未广泛应用于临床,未来需要进一步研究并促进临床转化。

高糖环境中程序性细胞死亡受体1抑制大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:程序性细胞死亡受体1(programmed death receptor-1,PD-1)在高糖环境下影响骨髓间充质干细胞成骨分化的作用机制尚不清楚。目的:探讨高糖环境中PD-1对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及其调控机制。方法:将大鼠骨髓间充质干细胞随机分为正常糖组(5.6 mmol/L)、高糖组(30 mmol/L)、PD-1过表达组、PD-1过表达空载组、PD-1敲低组、PD-1敲低空载组、PI3K/AKT通路抑制剂组(PD-1敲低+5μmol/L LY294002)。通过在高糖培养基中培养大鼠骨髓间充质干细胞来模拟体外糖尿病环境,采用qRT-PCR检测大鼠骨髓间充质干细胞中PD-1及其配体PD-L1和成骨标志物Runx2、OSX的mRNA表达,采用碱性磷酸酶染色和茜素红S染色观察成骨分化能力,采用CCK-8检测细胞增殖情况,采用Western blot检测PD-1、PD-L1、p-PI3K、p-AKT的蛋白表达。结果与结论:①高糖组PD-1及PD-L1表达显著高于正常糖组,高糖组骨髓间充质干细胞的成骨分化能力较正常糖组显著下降;②敲低PD-1表达可以促进骨髓间充质干细胞的成骨分化、增加细胞增殖活性,同时激活PI3K/AKT通路;③加入PI3K/AKT通路抑制剂LY294002后,骨髓间充质干细胞成骨分化能力显著下降。结果表明:PD-1依赖于PI3K/AKT信号通路抑制高糖环境下大鼠骨髓间充质干细胞的成骨分化。

罗汉果苷V调控高糖状态巨噬细胞M1极化促进骨髓间充质干细胞的成骨分化

背景:糖尿病微环境会造成巨噬细胞过度M1极化,这种高糖炎症状态会抑制骨髓间充质干细胞的成骨分化,从而影响糖尿病骨缺损的愈合。研究表明罗汉果苷Ⅴ具有抗炎、抗氧化、降血糖的作用,但其能否调节高糖炎症状态下巨噬细胞M1极化及骨髓间充质干细胞的成骨分化尚不清楚。目的:探讨罗汉果苷Ⅴ在高糖炎症状态下调节巨噬细胞M1型极化对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法:构建糖尿病C57BL/6小鼠模型,从正常和糖尿病小鼠分离骨髓来源巨噬细胞,分别培养于低糖和高糖培养基。使用脂多糖和干扰素γ作为炎症刺激诱导骨髓来源巨噬细胞的M1型极化,同时以160,320,640μmol/L罗汉果苷Ⅴ干预,用流式细胞术检测F4/80^(+)CD86^(+)细胞比例,qRT-PCR检测诱导型一氧化氮合酶、白细胞介素1β、白细胞介素6的mRNA表达水平,ELISA检测骨髓来源巨噬细胞上清液中肿瘤坏死因子α水平。分离C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞,分别使用低糖或高糖成骨诱导液诱导成骨分化,添加M1型巨噬细胞条件培养基作为炎症刺激,以及320μmol/L罗汉果苷Ⅴ干预,成骨诱导14 d后采用qRT-PCR检测碱性磷酸酶、Runt相关因子2、骨钙素、骨桥蛋白的mRNA表达水平,成骨诱导21 d后进行茜素红染色及定量分析。结果与结论:①流式细胞术结果显示320,640μmol/L罗汉果苷Ⅴ组的F4/80^(+)CD86^(+)细胞比例明显低于高糖炎症对照组(P<0.05);②qRT-PCR结果显示160,320,640μmol/L罗汉果苷Ⅴ组的诱导型一氧化氮合酶、白细胞介素6的mRNA相对表达量较高糖炎症对照组显著降低(P<0.05),320,640μmol/L罗汉果苷Ⅴ组白细胞介素1β的mRNA相对表达量较高糖炎症对照组显著降低(P<0.05);③ELISA结果显示160,320,640μmol/L罗汉果苷Ⅴ组的肿瘤坏死因子α分泌水平较高糖炎症对照组显著降低(P<0.05);④320μmol/L罗汉果苷Ⅴ干预后,高糖炎症状态下骨髓间充质干细胞的钙盐沉积增加(P<0.05),且碱性磷酸酶、Runt相关因子2和骨桥蛋白的mRNA相对表达量增加(P<0.05)。结果表明,罗汉果苷Ⅴ可通过抑制高糖炎症状态下骨髓来源巨噬细胞的M1型极化及炎症因子表达,促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。

新橙皮苷治疗骨质疏松症的靶点及对骨髓间充质干细胞成骨分化的作用

背景:前期研究发现新橙皮苷可以延缓去卵巢小鼠的骨丢失,具有治疗骨质疏松症的潜力,但其具体作用机制仍有待探究。目的:基于生物信息学和体外细胞实验探索新橙皮苷治疗骨质疏松症的关键靶点与可能机制。方法:从GEO数据库获得骨质疏松症相关的基因表达数据集,通过R语言筛选和分析差异表达基因,从GeneCards和DisGeNET数据库筛选骨质疏松症的相关靶点,从ChEMBL和PubChem数据库筛选新橙皮苷的相关靶点,三者取交集获得共同靶点,使用String数据库构建交集基因的PPI网络,筛选关键目标靶点,使用DAVID数据库进行GO、KEGG富集分析,运用AutoDock软件对新橙皮苷与目标靶点蛋白进行分子对接验证。检测新橙皮苷对C57小鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响,以完全培养基为空白对照组、成骨诱导液为对照组,含不同浓度(25,50μmol/L)新橙皮苷的成骨诱导液为实验组,在相应时间检测细胞成骨分化过程中碱性磷酸酶的表达、矿化程度、成骨相关基因及目标靶点基因的表达。结果与结论:(1)筛选出差异表达基因9253个,骨质疏松症相关靶点2161个,新橙皮苷相关靶点326个,三者共同靶点53个,53个基因在骨质疏松症样本中皆上调。PPI网络筛选出具有研究意义的目标靶点基因PRKACA。GO功能与KEGG通路富集分析表明,新橙皮苷通过PRKACA靶点治疗骨质疏松症主要依靠蛋白质磷酸化和蛋白质自身磷酸化等生物过程,作用于内分泌抵抗、癌症中的蛋白聚糖、雌激素信号通路等发挥治疗作用。分子对接结果表明,新橙皮苷与目标靶点PRKACA对应的蛋白有一定的结合能力。(2)碱性磷酸酶染色显示新橙皮苷可以促进间充质干细胞成骨分化早期碱性磷酸酶的表达,茜素红染色显示新橙皮苷可以促进间充质干细胞成骨分化的矿化。RT-qPCR检测结果显示,新橙皮苷可以促进碱性磷酸酶、PRKACA、骨钙素mRNA的表达。(3)结果表明,新橙皮苷可能通过雌激素信号通路上的PRKACA靶点促进成骨分化,从而防治骨质疏松症。

拉伸条件下聚二甲基硅氧烷表面粗糙度对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

背景:研究表明,机械刺激对骨髓间充质干细胞的谱系特异性分化至关重要。然而,机械拉伸条件下不同粗糙度表面的骨髓间充质干细胞成骨分化情况尚不清楚。目的:探讨拉伸条件下聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)表面粗糙度对骨髓间充质干细胞成骨分化的影响及作用机制。方法:通过不同目砂纸(120目、1 000目和10 000目)在PDMS表面构建3种不同粗糙度的形貌(PDMS-120M、PDMS-1000M和PDMS-10000M),与空气接触的PDMS表面作为对照组。采用RT-q PCR检测静态条件下和拉伸条件下(0%,2%,4%,6%拉伸幅度)不同粗糙度PDMS表面的骨髓间充质干细胞中成骨相关基因表达。采用RT-q PCR、Western blot检测2%拉伸条件下不同粗糙度表面骨髓间充质干细胞中SIRT1、成骨相关基因和蛋白表达,采用碱性磷酸酶染色、茜素红染色观察2%拉伸条件下不同粗糙度PDMS表面骨髓间充质干细胞的成骨分化能力。结果与结论:(1)静态条件下粗糙度为(13.51±2.11)μmPDMS-1000M表面的骨髓间充质干细胞成骨基因表达最高;(2)相对光滑PDMS表面的骨髓间充质干细胞在4%拉伸幅度条件下有更好的成骨分化效果,而PDMS-1000M表面的骨髓间充质干细胞在2%拉伸幅度条件下有更好的成骨分化效果;(3)在2%拉伸幅度条件下,粗糙度为(13.51±2.11)μm PDMS-1000M表面的骨髓间充质干细胞有更好的成骨分化效果,可能与激活SIRT1信号通路有关。

血管紧张素Ⅱ对大鼠骨髓间充质干细胞棕色脂肪变的抑制作用

背景:骨髓间充质干细胞是脂肪细胞的来源之一,且表达所有肾素血管紧张素系统成分,但血清血管紧张素Ⅱ对骨髓间充质干细胞向棕色脂肪组织分化的影响尚不清楚。目的:观察血管紧张素Ⅱ对骨髓间充质干细胞向棕色脂肪细胞分化的影响,并探究血管紧张素1a型受体敲除对血管紧张素Ⅱ影响骨髓间充质干细胞向棕色脂肪细胞分化的作用及可能机制。方法:分离培养野生型SD大鼠及血管紧张素1a型受体敲除SD大鼠的骨髓间充质干细胞,将其培养至第3代,随机分为4组:野生组,基因敲除组,野生+血管紧张素Ⅱ组,基因敲除+血管紧张素Ⅱ组,在棕色脂肪诱导分化培养基中诱导分化14 d,后2组在每次更换分化培养基的同时加入100 nmol/L血管紧张素Ⅱ进行干预。采用Western blot、qRT-PCR、免疫荧光等方法检测棕色脂肪诱导分化、脂肪分解、β氧化和线粒体生物发生等相关标记物的表达。结果与结论:血管紧张素Ⅱ可抑制骨髓间充质干细胞向棕色脂肪细胞分化,敲除血管紧张素1a型受体基因能够通过促进脂肪分解、增强脂肪酸β氧化、促进线粒体生物发生、增强线粒体功能来改善血管紧张素Ⅱ对骨髓间充质干细胞向棕色脂肪细胞分化的抑制作用。这些发现为肥胖治疗提供了新的研究方向和潜在治疗靶点,揭示了肾素血管紧张素系统在脂肪代谢中的重要作用及其作为治疗目标的潜力。

温肾通络止痛方对小鼠H型骨微血管内皮细胞/骨髓间充质干细胞共培养体系的影响

背景:骨骼依赖血管与骨细胞之间的密切连接来维持完整性,骨骼处在生理低氧环境中,因此在低氧环境下研究血管生成与骨生成具有重要意义。目的:探究在低氧环境下温肾通络止痛方对H型骨微血管内皮细胞/骨髓间充质干细胞共培养体系的影响及相关机制。方法:运用酶消化法及流式分选技术,分选小鼠H型血管特异型骨微血管内皮细胞;应用骨髓贴壁法分离获取小鼠骨髓间充质干细胞;采用Transwell小室以及缺氧培养工作站建立两种细胞低氧共培养体系,使用50,100μg/m L质量浓度温肾通络止痛方冻干粉进行干预;通过划痕迁移实验与管形成实验评估共培养体系内H型骨微血管内皮细胞的成血管功能;通过碱性磷酸酶染色与茜素红染色评估共培养体系内骨髓间充质干细胞的成骨分化能力;使用Western Blotting与q-PCR检测共培养体系内H型骨微血管内皮细胞中PDGF/PI3K/AKT信号轴相关分子的蛋白表达及mRNA表达。结果与结论:(1)与常氧组相比,低氧组H型骨微血管内皮细胞划痕迁移率及新生血管长度均显著升高(P<0.05),骨髓间充质干细胞成骨分化能力增强(P<0.05);PDGF/PI3K/AKT信号轴相关分子的蛋白、mRNA表达升高(P<0.05);(2)与低氧组相比,经不同质量浓度温肾通络止痛方干预后H型骨微血管内皮细胞划痕迁移率及新生血管长度进一步提高(P<0.05),骨髓间充质干细胞成骨分化能力更强(P<0.05),PDGF/PI3K/AKT信号轴相关分子的蛋白、mRNA表达也进一步升高(P<0.05)。结果表明:低氧条件下H型血管生成及骨生成可能与PDGF/PI3K/AKT信号轴有关,而温肾通络止痛方可能通过激活PDGF/PI3K/AKT信号轴促进“H型血管生成-骨生成”作用从而防治骨质疏松症。

骨髓间充质干细胞来源的外泌体抑制地塞米松诱导的C2C12肌管萎缩

目的研究骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)来源的外泌体(exsomes,EXOs)对地塞米松(dexamethasone,DEX)诱导的C2C12肌管萎缩的影响。方法(1)分离提取培养C57BL/6J小鼠BMSCs。(2)提取并鉴定BMSCs-EXOs。(3)C2C12细胞成肌分化。(4)将肌管细胞分为对照组(Control,2%马血清培养基培养48 h)、地塞米松组(DEX、浓度为10μmol·L^(-1)的DEX干预肌管48 h)、外泌体组(EXOs、外泌体干预肌管48 h)、外泌体抑制剂组(GW4869、10μmol的GW4869干预BMSCs后提取的外泌体干预肌管48 h)。48 h后测量各组肌管直径,CCK-8法检测各组细胞活力,Western blot检测各组肌肉萎缩及成肌分化相关蛋白的表达量。结果BMSCs呈长梭形,BMSCs-EXOs在透射电镜下为圆形的双层膜结构,直径约200 nm,且高表达CD9、CD63和CD81。相比于Control组,DEX组细胞活性降低(P<0.01),肌管细胞直径减少(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.01)的表达明显上调,MYOD(P<0.01)蛋白表达降低;相比于DEX组,BMSCs-EXOs组细胞活性升高(P<0.01),肌管细胞直径增加(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.01)的表达明显下调,MYOD(P<0.01)蛋白表达升高;相比于BMSCs-EXOs组,BMSCs-EXOs(GW4869)组细胞活性降低(P<0.05),肌管细胞直径减少(P<0.01),atrogin-1(P<0.05)和MuRF-1(P<0.05)的表达上调,MYOD(P<0.01)蛋白表达降低。结论骨髓间充质干细胞来源的外泌体(BMSCs-EXOs)可抑制地塞米松诱导的C2C12肌管萎缩。

非编码RNA与间充质干细胞研究的相关计量学分析

背景:非编码RNA作为一类不编码蛋白质的RNA分子,在细胞调控中发挥关键作用。同时,间充质干细胞具有多向分化潜能,对组织修复和再生至关重要。近年来,研究者们对非编码RNA在调控间充质干细胞功能中的作用展开了深入探讨。目的:通过文献计量学分析方法系统地了解非编码RNA与间充质干细胞相关研究的发展趋势与关键领域。方法:从Web of Science核心合集1990年至今的科学引文索引扩展获取非编码RNA与间充质干细胞相关研究的文献数据,运用VOSviewer和Cite Space计量学软件对年份、国家或地区、研究机构、被引文献和关键词进行发文量、聚类、被引频次、突增性和中介中心性进行分析,揭示该研究领域的知识基础及前沿热点。结果与结论:(1)最终纳入5348篇文献,发表在1997-2021年,相关文献呈现明显的增长趋势,尽管在2022年略有减少,其发文量仍保持较高水平,中国在该领域的研究中占据主导地位,其中上海交通大学为最活跃的机构。(2)对被引文献分析发现,高突增性、高中介中心性、高被引的文献主要与微小RNA、细胞外囊泡和骨代谢等内容相关,这些文献构成了非编码RNA与间充质干细胞研究领域的重要知识基础。(3)对关键词进行突增性分析发现,至今保持高突增性的关键词包括外泌体、环状RNA、细胞外囊泡和损伤。(4)对关键词进行聚类演变分析,发文量仍保持增长趋势的关键词聚类包括:肿瘤微环境、骨关节炎、氧化应激和细胞外囊泡,这些关键词反映了目前以及未来该领域的研究热点。(5)文章结果不仅展示了非编码RNA与间充质干细胞研究领域的研究态势,更重要的是有望为研究人员提供潜在的方向和启示。