骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化研究進(jìn)展

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1、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化研究進(jìn)展【摘要】骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）是存在于骨髓中的具有高度自我更新能力和多向分化潛能的干細(xì)胞群體，MSC既具有干細(xì)胞的特性又具有明顯的可塑性，獲取簡(jiǎn)便，體外培養(yǎng)條件不高，分離增殖能力強(qiáng)，可以自身獲取，因此它可以作為種子細(xì)胞。與造血干細(xì)胞相比，MSC在疾病治療上更為理想。目前MSC及其在組織工程方面的研究已取得較大進(jìn)展?！娟P(guān)鍵詞】骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞；體外誘導(dǎo)分化；組織工程修復(fù)干細(xì)胞是指具有高度增殖和多向分化潛能的幼稚細(xì)胞。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymalstemcells,MSC）是存在于骨髓中的具有高度自我更新能力和多向分

2、化潛能的干細(xì)胞群體，能在適宜的條件下分化再生骨、軟骨、肌肉、肌膜等間充質(zhì)組織。現(xiàn)將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化研究進(jìn)展綜述如下?！　?不同誘導(dǎo)條件下的多向分化　　MSC低密度接種后，可呈克隆樣生長(zhǎng)，其中部分具有多方向分化潛能，部分只有單一的分化潛能。骨祖細(xì)胞有兩種類型，第一類可以在體外標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)環(huán)境中（維生素C，β磷酸甘油鈉鹽，胎牛血清），不需外源性誘導(dǎo)物質(zhì)的條件下自動(dòng)分化成骨。而另一類則需加入誘導(dǎo)劑，如地塞米松或類固醇。人類MSC在體外培養(yǎng)中，其向成骨方向分化能力能保持40代。該過程中許多外源性的因子起雙相性作用—抑制或促進(jìn)。與作用時(shí)間，濃度或是否有其他因子參

3、與有關(guān)。某些生長(zhǎng)因子和（或）分化因子，在MSC分化的不同階段所起作用也不相同。骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）在MSC選擇分化中起一定作用。若選擇性地阻斷BMP的受體IB（BMPRIB），則MSC向脂肪細(xì)胞方向分化。若IA型BMP受體（BMPRIA）過度表達(dá)，可以阻止MSC向脂肪細(xì)胞方向分化，促進(jìn)成骨。所以BMP受體的短暫表達(dá)或缺失在MSC的選擇性分化中起決定性作用。堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）與BMP對(duì)于MSC的成骨能力有協(xié)同作用。在MSC的培養(yǎng)液中加入成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子4（kFGF）可以減緩細(xì)胞衰老，延長(zhǎng)增殖時(shí)間。糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)的骨祖細(xì)胞大約分裂8次，才能

4、變成明顯的立方形，并有基質(zhì)沉積。依據(jù)MSC發(fā)育分化成為可以分泌基質(zhì)的成骨細(xì)胞的過程中基因表達(dá)的變化，大致將其分為三個(gè)階段：細(xì)胞增殖期；細(xì)胞外基質(zhì)發(fā)育成熟期；礦化期。在細(xì)胞增殖期原癌基因cfos及cmyc等表達(dá)。骨橋蛋白在增殖期可以增加2倍，然后下降，在骨涎蛋白和骨鈣素高峰前再次增加。細(xì)胞周期素B，E在增殖期后表達(dá)提高。堿性磷酸酶（ALP）在礦化過程中先增高后降低；骨涎蛋白出現(xiàn)于成骨細(xì)胞分化成熟后，骨鈣素出現(xiàn)于礦化過程中。不同的成骨細(xì)胞其骨橋蛋白，骨鈣素及骨涎蛋白表達(dá)不同，據(jù)此可將成熟的成骨細(xì)胞區(qū)分為若干亞群。1997年CandeliereGA等[1]指出21胎

5、鼠顱骨內(nèi)不同部位的成骨細(xì)胞在mRNA及蛋白質(zhì)表達(dá)兩個(gè)水平骨橋蛋白，骨涎蛋白，骨鈣素。軟骨內(nèi)成骨的重要調(diào)節(jié)因子甲狀旁腺激素相關(guān)多肽PTHrP，原癌基因cfos，生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控基因同源異型核基因msx2等表達(dá)均不相同，提示成骨細(xì)胞可細(xì)分為不同的亞群，其分泌的非膠原骨基質(zhì)也各不相同。說明MSC分化成為成骨細(xì)胞過程中，依該細(xì)胞所在骨組織的位置不同，可能有不同的路徑。2005年丁亮華等[2]建立的成人MSC分離擴(kuò)增以及誘導(dǎo)和分化為成骨細(xì)胞的體外培養(yǎng)方法穩(wěn)定且實(shí)用。MSC可以向軟骨細(xì)胞方向分化，用于軟骨修復(fù)。肥大的軟骨細(xì)胞可以進(jìn)一步分化成為成骨細(xì)胞。高度分化的脂肪細(xì)胞可以

6、逆轉(zhuǎn)至低分化、高增殖的成纖維細(xì)胞前體表型，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谐晒堑募?xì)胞表型。分化至已表達(dá)骨鈣素的成骨細(xì)胞（骨鈣素是成骨細(xì)胞成熟的晚期標(biāo)志物）可以在適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下迅速完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂谐芍颈硇偷募?xì)胞。1999年AndradesJA等[3]分離了Fischer344大鼠MSC，在含0.5%胎牛血清（FBS）的膠原凝膠培養(yǎng)基中培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)MSC必須依靠外源生長(zhǎng)因子而存活。該作者制備了重組人轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（rhTGFβF2）融合蛋白，這種融合蛋白含有輔助膠原結(jié)合域，可以支持這種培養(yǎng)狀態(tài)下的細(xì)胞生長(zhǎng)，而TGFβ不能支持。培養(yǎng)10d后，接受TGFβF2作用的細(xì)胞在10%

7、FBS中培養(yǎng)，DNA合成，ALP表達(dá)及骨鈣素合成明顯。該作者進(jìn)一步報(bào)道了另一種rhTGFβF2融合蛋白，內(nèi)含一個(gè)vonSC的分化。除了各種生長(zhǎng)因子外，生物力學(xué)因素也可影響間充質(zhì)組織的增生及分化。在低應(yīng)力應(yīng)變區(qū)內(nèi)可以直接膜內(nèi)成骨；低至中度的張應(yīng)變和流體靜力學(xué)張應(yīng)力可刺激膜內(nèi)骨化；血供較差可刺激軟骨形成；流體靜力學(xué)壓應(yīng)力可刺激軟骨形成；高的張應(yīng)變可以刺激網(wǎng)狀纖維組織的形成；張應(yīng)變與過分施加的流體靜力學(xué)壓應(yīng)力可以加速纖維軟骨的形成?！　?MSC與組織工程修復(fù)　　將骨髓來源的MSC吸附于一種含有酯化透明質(zhì)酸和明膠的復(fù)合基質(zhì)進(jìn)行體外培養(yǎng)，在TGFβ誘導(dǎo)下，細(xì)胞外基

8、質(zhì)中檢測(cè)到