骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展

《骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展【關(guān)鍵詞】骨髓干細(xì)胞骨組織工程學(xué)研究?jī)?nèi)容主要包括三方面a)種子細(xì)胞的研究；b)支架材料的研究；c)組織工程化骨的臨床應(yīng)用。其中種子細(xì)胞是組織工程研究中首要的、最基本的環(huán)節(jié)。作為骨組織工程的理想種子細(xì)胞，應(yīng)具有以下特點(diǎn)：a)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，是不具有特定機(jī)能的原始細(xì)胞；b)取材容易，對(duì)機(jī)體損傷小；c)體外培養(yǎng)增殖能力強(qiáng)；d)可在一定條件下向特定方向轉(zhuǎn)化；e)穩(wěn)定表達(dá)成骨細(xì)胞表型；f)植入人體后能繼續(xù)產(chǎn)生成骨活性；g)無(wú)致瘤性［1～2］。20世紀(jì)70年代中期已證實(shí)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bonemesenchymalstem，BMSCs)具

2、有自我增殖能力和分化潛能，且具有來(lái)源廣泛、取材簡(jiǎn)單、分化成骨的潛能強(qiáng)等特點(diǎn)，成為目前骨組織工程種子細(xì)胞研究的重點(diǎn)。　　1BMSCs體外增殖的生物學(xué)特性及培養(yǎng)　　1.1BMSCs的體外增殖生物學(xué)特性　　干細(xì)胞是指那些具有高度增殖和自我更新能力，并能分化為兩種以上不同類型組織細(xì)胞的細(xì)胞；組織干細(xì)胞是指發(fā)育成熟的個(gè)體內(nèi)具有多向分化潛能的細(xì)胞，目前比較明確的能夠轉(zhuǎn)化的組織干細(xì)胞主要是BMSCs。對(duì)BMSCs的細(xì)胞周期研究表明，其大約有20％為靜止期細(xì)胞，即G0期細(xì)胞。這表明BMSCs具有強(qiáng)大的增殖能力，每傳一代細(xì)胞數(shù)量就增加2～4倍。但有文獻(xiàn)報(bào)道，高度傳代(大

3、于25代)的BMSCs中有一部分已經(jīng)表現(xiàn)出凋亡特性。　　1.2BMSCs的體外培養(yǎng)　　Freiden?stein發(fā)現(xiàn)了骨髓培養(yǎng)中有呈紡錘狀的少量貼壁細(xì)胞，能夠分化形成多種中胚層組織，包括：骨、軟骨、肌腱、肌肉組織、骨髓基質(zhì)結(jié)締組織等，這種形成集落的初始骨髓基質(zhì)細(xì)胞被稱為成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞集落形成單位(Colonyformingunit?firbroblastic，CFU?F)。Minguell［3］認(rèn)為BMSCs為存在于骨髓基質(zhì)中的非造血來(lái)源的細(xì)胞亞群，Ashton稱其為骨髓基質(zhì)成纖維細(xì)胞。BMSCs對(duì)營(yíng)養(yǎng)條件要求高，而且含量很低，約為0.001％～0.

4、01％，要利用BMSCs就必須實(shí)現(xiàn)其體外分離培養(yǎng)及擴(kuò)增［4］?！　MSCs培養(yǎng)方法主要有全骨髓培養(yǎng)法和離心培養(yǎng)法。前者是將無(wú)菌抽取的骨髓加入培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液，原代培養(yǎng)培養(yǎng)物以造血細(xì)胞成分居多，為利于BMSCs的貼壁生長(zhǎng)，可采用DMEM和胎牛血清(濃度為10％～20％)，塑料培養(yǎng)瓶較一般玻璃培養(yǎng)瓶更有利于BMSCs貼壁生長(zhǎng)。細(xì)胞融合后以1∶2比例傳代，3～4d換液一次［5］。離心培養(yǎng)法是根據(jù)骨髓中細(xì)胞成分比重的不同，采用離心分離法提取單核細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。在新鮮無(wú)菌的骨髓抽取物中加入抗凝培養(yǎng)液稀釋，以1500～2000r/min離心20～30min，采集

5、交界處的單核細(xì)胞層，緩沖液洗滌2～3次后，加入培養(yǎng)液接種培養(yǎng)。BMSCs接種密度的大小直接影響B(tài)MSCs的增殖能力。低密度接種(5000/cm2)BMSCs無(wú)論在擴(kuò)增速度還是擴(kuò)增倍數(shù)上都明顯高于高密度接種。機(jī)體內(nèi)BMMSC數(shù)量很少，接種數(shù)目太少會(huì)影響成骨率，太多對(duì)于臨床應(yīng)用又不太現(xiàn)實(shí)。段小軍等在實(shí)驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，種植密度較高時(shí)嚴(yán)重影響B(tài)MSCs的貼壁生長(zhǎng)，考慮為含有的紅細(xì)胞、白細(xì)胞比重大于BMSCs而首先沉積于瓶底，且細(xì)胞代謝廢物增多所致。研究表明每立方厘米載體接種1×106個(gè)細(xì)胞就能滿足成骨要求。　　低氧張力條件下培養(yǎng)BMSCs，其細(xì)胞增殖速度大大提高

6、，且細(xì)胞堿性磷酸酶表達(dá)也大大增強(qiáng)［6］?？紤]其原因是機(jī)體內(nèi)氧分壓明顯低于外界(140mmHg)，特別是骨髓內(nèi)氧分壓只為30～50mmHg，大約相當(dāng)于外界的1/3。因此BMSCs長(zhǎng)期暴露于高氧分壓條件下，必將導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)度氧化，功能下降。如果體外進(jìn)行培養(yǎng)的條件與體內(nèi)氧分壓相似，則更利于細(xì)胞功能的保留?！　☆欁娉龋?］人在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，兔BMSCs原代培養(yǎng)，其開始貼壁(1～2d)的時(shí)間和完全貼壁時(shí)間(12～24d)均長(zhǎng)于傳代培養(yǎng)的BMSCs，傳代的BMSCs不形成集落，形態(tài)更加單一，呈梭形，14d內(nèi)沒有形成明顯的鈣結(jié)節(jié)。BMSCs經(jīng)誘導(dǎo)后的形態(tài)主要為多角形，

7、其貼壁率有所下降，且在12～14d內(nèi)形成明顯鈣結(jié)節(jié)。傳代細(xì)胞與誘導(dǎo)細(xì)胞兩者的生長(zhǎng)曲線無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，倍增時(shí)間為33.6～34.6h，生長(zhǎng)高峰均在接種后6～7d出現(xiàn)。BMSCs長(zhǎng)滿單層后，可出現(xiàn)多層生長(zhǎng)，沒有發(fā)生接觸抑制。BMSCs其成骨活性隨著供體年齡增長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，年齡越大在培養(yǎng)中形成的群落和具有成骨樣細(xì)胞特點(diǎn)的細(xì)胞越少，而細(xì)胞對(duì)誘導(dǎo)因子的敏感性下降。目前，三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已在骨組織工程中得到廣泛應(yīng)用，Kinoshita等［8］利用膠原凝膠載體培養(yǎng)BMSCs，發(fā)現(xiàn)三維的膠原網(wǎng)絡(luò)能有效的刺激成骨細(xì)胞分化；GloRNA表達(dá)增加，證實(shí)向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化占優(yōu)勢(shì)，而

8、僅在傳代培養(yǎng)細(xì)胞中加入地塞米松時(shí)，則多向脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化，這主要是因?yàn)榈厝姿纱龠M(jìn)成骨的同時(shí)，能激