骨髓间质干细胞体外分化为
微囊化共培养诱导骨髓间充质干细胞体外定向成骨分化研究
高
校
化
学
工
程
学
报
NO 6 V 1 4 b. 2 De . 2 O c Ol
J u a e ia g n e i g o i e eUn v r i e o r l Ch m c l n of En i e rn f Ch n s i e st s i
文 章 编 号 : 10 ・0 52 00 -9 30 0 39 1 (01)60 9 -7
微 囊 化 共培 养 诱 导 骨 髓 间 充质 干细 胞 体 外 定 向成 骨 分 化研 究
刘 洋 于 滨 滨 1 王 为 马 小 军 贺 欣 , , 2 , , ,
(.中国科 学院大连化 学物理研 究所 生物 医学材料 工程组 , 辽 宁 大连 16 2 ; 1 03 1
q a t aiea dq ai t ea ay i o laiep o p aae( P a dy nKo s tiig w r efr dt u ni t n u l ai n lss fak l h s h ts AL ) n o sasann eep r me o t v t v n o
手段 来评价骨髓 问充质干细胞 向成骨细胞定 向分化。结果表明在体外微 囊化 培养过程 中,被诱 导细胞的胞 内 AL P酶 活性逐渐 高于对照 组的干细胞 ,接近于成骨 细胞 ;AL P以及 V nKos O sa定性染色证 实被诱导细胞具 有较 高的 A P活性 L
以及具有 分泌钙基 质的能力 。微囊 化成骨细胞 和外部干细胞 的其培 养体系较好地模拟 了体内干细胞 向成 骨细胞转化的
L UYag, Y i b , WA G We , MA Xi - n, H n I n U Bn i .n N i aj ou EXi
骨髓间质干细胞的研究现状及其在肝衰竭治疗中的应用
B S MC
和其他组织共 同移植时,可以调节宿主对移植物的
免疫 反应 ,改 变 同种异 体靶 细胞 激 活 的淋 巴细胞活
1 B C的生物 学特性 . MS 2
性, 移植供者来源的 B S M C还可使急性移植物抗宿 主病 的发病 时 间推 迟并延 长 受者 的生存 时 间 。造
成 上述 现象 的原 因可能有 :MS B C移 人 宿主后 ,易 与
ui bol t, F — nt f rba sC U F) 或 髓 间 质 成 纤 维 细 胞 si s ( arwso af rbat, F) 这 类 细胞是 中胚 m ro t m l bols MS 。 r i s
细胞或异物的功能下调 ,但 B S M C表面表达 M C H— I 类分子可以保护 B S M C免受 N K细胞 的清除 。有
发现存在 M C I H —I 类分子[ 但在 B S 2 1 , M C的细胞膜上 却不表达 M C I H —1 类分子 , 也不表达共刺激分子 , 如
B — 、 7 2C 4 、D 0 、 D 0 C 8 7 1B — 、 D 0 C 4 L C 8 、D 6等 ,这 些 都
造 成 了 B C的弱免 疫原 性 。 MS
好 的仪器 和实验 方法来确定 B S M C的特异表 面标 志 ,而 目前利用流式细胞仪和单克 隆抗体技术对 BS M C的研究 显示 ,M C的表 面标 志具有非专一 BS
性, 它不仅 有 间质 细胞 的表 面抗 原特 征 , 还有 内皮 细 胞 、 皮 细胞 和肌 细胞 的表 面抗 原标 志 。 上 1 . B C的细 胞 分裂 周期 .2 MS 2 通 过对 B C周 期 MS 的研 究 表 明 , MS B C只 有一 小 部 分 处 于 活跃 的增 殖
人骨髓间充质干细胞体外成骨分化过程中成骨相关基因的动态表达
人骨髓间充质干细胞体外成骨分化过程中成骨相关基因的动态表达目的:系统研究人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)体外成骨诱导分化过程中成骨相关基因的表达变化。
方法:应用密度梯度离心法分离hBMSCs,取第2代细胞通过流式检测及多向诱导分化方法进行干细胞鉴定;应用RT-PCR法对hBMSCs在体外成骨诱导不同时间点的成骨相关基因表达进行检测。
结果:第2代hBMSCs表达间充质干细胞表面标志CD44、CD90,具有成脂和成骨分化潜能。
成骨相关基因在诱导早期部分表达,中期均有表达,基因表达大部分在14天达高峰,与矿化相关的基因表达在21天达高峰。
结论:hBMSCs体外成骨诱导过程中成骨相关基因呈动态表达,其表达时序与成骨细胞生理发育基本相似。
Abstracts:ObjectiveTo investigate the osteogenic related genes expression during in vitro osteogenic differentiation of human bone mesenchymal stem cells (hBMSCs).MethodshBMSCs were isolated by density gradient centrifugation. Surface markers and cell cycle were analyzed by flow cytometry. The multiple differentiation potential of hBMSCs were identified using in vitro osteogenic and adipogenic induction. The osteogenic related genes expression of hBMSCs at different induction time point were evaluated by semiquantitative RT-PCR analysis.ResultsThe hBMSCs were derived from bone marrow and expressed CD44 and CD90, markers of mesenchymal stem cell. The second passage of hBMSCs showed adipogenic and osteogenic differentiation potential. During the osteogenic induction process,hBMSCs expressed part of osteogenic related genes in early stage, and all of them in middle stage.The peak expression of most of genes were on the 14th day, and the mineralization associated genes on the 21st day. ConclusionsThe osteogenic related gene expression of hBMSCs shows a dynamic progress during in vitro osteogenic induction, which is consistent with in vivo development of osteoblast.Key words:hBMSCs;in vitro differentiation;osteogenic genes;expression pattern骨缺损的修补和重建是修复重建外科临床面临的常见问题。
骨髓间充质干细胞体外成软骨分化的形态学变化
骨髓间充质干细胞体外成软骨分化的形态学变化王志聪;刘跃洪;周庆;陈曦;周宇;孙慧君;刘谟震【摘要】背景:骨髓间充质干细胞在向软骨细胞分化过程中可形成聚合体,但是该形态学特点是否可代表骨髓间充质干细胞已经成软骨分化尚无研究报道.目的:观察骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中聚合体的形成和成软骨分化情况.方法:体外培养大鼠骨髓间充质干细胞,传代至第6代时备用.对照组用无血清LG-DMEM培养基培养14d,诱导组用含转化生长因子β3的成软骨完全诱导培养基培养14d,倒置显微镜观察诱导过程中细胞形态变化;免疫荧光染色、甲苯胺蓝染色、qRT-PCR检测成软骨特异指标Ⅱ型胶原、蛋白多糖和成软骨转录因子SOX9的基因表达及蛋白合成情况.结果与结论:①与对照组相比,诱导组骨髓间充质干细胞在第3天失去典型的成纤维形态,第7天开始形成成簇的单层聚合体,第14天形成直径更大的多层聚合体;②聚合体的免疫荧光染色及甲苯胺蓝染色均阳性,而聚合体外的单个细胞无特异染色;③qRT-PCR亦证实诱导组有成软骨特异基因Ⅱ型胶原、蛋白多糖和SOX9表达;④上述研究结果提示骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中聚合体的形成可作为成软骨分化的一种形态学检测指标.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2018(022)033【总页数】5页(P5281-5285)【关键词】骨髓间充质干细胞;成软骨分化;软骨细胞;聚合体;形态学;Ⅱ型胶原;蛋白多糖;SOX9转录因子;干细胞;国家自然科学基金【作者】王志聪;刘跃洪;周庆;陈曦;周宇;孙慧君;刘谟震【作者单位】德阳市人民医院骨科,四川省德阳市618000;德阳市人民医院骨科,四川省德阳市618000;德阳市人民医院骨科,四川省德阳市618000;德阳市人民医院骨科,四川省德阳市618000;德阳市人民医院骨科,四川省德阳市618000;大连医科大学药学院,辽宁省大连市116044;大连医科大学附属第一医院骨科,辽宁省大连市116011【正文语种】中文【中图分类】R394.2文章快速阅读:文题释义:转化生长因子β3:在哺乳动物胚胎发育过程中,能够促进形态发生,并对脊椎形成、肢端发芽、面骨形成及心脏瓣膜的形成起重要作用。
新方案诱导大鼠骨髓间充质干细胞诱导分化为神经元样细胞
新方案诱导大鼠骨髓间充质干细胞诱导分化为神经元样细胞陈秉耀;侯树勋;赵敏;吴闻文;史亚民;韦兴【期刊名称】《中国骨与关节杂志》【年(卷),期】2007(006)006【摘要】目的探索体外诱导间充质干细胞分化为神经元样细胞后长期培养的可能性.方法自成年Wistar大鼠红骨髓分离培养骨髓间充质干细胞,通过克隆培养、成骨分化、成脂肪分化鉴定其特性,取第3代细胞重新接种,经b-FGF预诱导及β-巯基乙醇诱导后,换维持培养液维持培养.结果本实验分离培养的细胞克隆形成率64±1.4%,具有成骨及成脂肪分化能力.成神经元诱导分化0.5h后,多数细胞即开始呈现出神经元样外观,5h后绝大多数细胞表现出典型的神经元样外观,维持培养1周后,大多数细胞继续维持神经元样外观,72±3.6 %的细胞MAP-2免疫细胞化学染色阳性.结论本实验中分离培养的细胞表现出间充质干细胞的特性,经诱导后,超过半数的细胞分化为神经元样细胞,在我们优化的培养体系中,分化的神经元样细胞可存活1周以上.【总页数】4页(P337-340)【作者】陈秉耀;侯树勋;赵敏;吴闻文;史亚民;韦兴【作者单位】100037,北京,解放军总医院第一附属医院骨科,全军骨科研究所;100037,北京,解放军总医院第一附属医院骨科,全军骨科研究所;100037,北京,解放军总医院第一附属医院病理科;100037,北京,解放军总医院第一附属医院骨科,全军骨科研究所;100037,北京,解放军总医院第一附属医院骨科,全军骨科研究所;100037,北京,解放军总医院第一附属医院骨科,全军骨科研究所【正文语种】中文【中图分类】R3【相关文献】1.大鼠骨髓间充质干细胞向神经元样细胞定向诱导分化及免疫组化鉴定 [J], 于音;赵兴利;田宇;邵佳甲;郭永川;付尧;梁前垒;李衍鑫2.大鼠骨髓间充质干细胞体外诱导分化为神经元样细胞的初步研究 [J], 孟繁凯;李光民;范洪学3.大鼠骨髓间充质干细胞的培养及其向神经元样细胞诱导分化的实验研究 [J], 宋杰;王丽;冯宁;何涛4.大鼠骨髓间充质干细胞向神经元样细胞诱导分化及神经蛋白的动态表达 [J], 段祥;段巧艳;栾希英;张焕相5.大鼠骨髓间充质干细胞分离培养及向神经元样细胞诱导分化的实验研究 [J], 郑彤;孟繁凯;李光民;陈玉丙;孙静因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
人骨髓间充质干细胞体外成软骨诱导研究
L组软 骨细
胞标志物表达最强 。结论 :M C 有旺盛的增 殖能力。M C 在一定诱 导条件下 可以 向软 骨细胞 分化 , 化生长 因子 Ss Ss 转 [ 关键词] 骨髓 问充质干细胞 ; 成软骨 ; 转化生长 因子 p 。 [ 中图分类号] R 2 . 392 [ 文献标志码 ] A [ 文章编 号] 17 —78 (0 8 0 6 1 7 3 20 )2—0 1 0 l8— 4
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第 1 8卷第 2期
20 08年 3月
江 苏 大 学 学 报( 学 版 ) 医 Junlo J ns nvri ( dc eE io ) ora f i gu U iesy Meii d i a t n tn
Vo. 8 No 2 11 .
YN Q—in S E i ceg , A ogh i I i a g , H N T . n HU NG Yn .u。 x eh
( .c ol f dcn , ins nvri , h ni gJ ns 10 3 2 D pr n f r oadc,teAfit opt f i guU i 1S ho o i e J guU i sy Z ej n i gu2 2 1 ; . eat t t pe i h fl e H sil a s n. Me i a e t a a me o O h s ia d a oJ n vrt,hnin i gu2 2 0 , hn ) esyZ ej gJa s 10 1 C ia i a n
Cu t e a h nd 0 e e i fm e e c m a tm el e i e lur nd c 0 r g n ss o s n hy lse c l d rv d s f o um a n a r w n vto rm h n bo e m r o i i r
曲古抑菌素A促进小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞
曲古抑菌素A促进小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞李佳萦;冯烈【期刊名称】《中国病理生理杂志》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】目的:观察曲古抑菌素A( TSA)诱导小鼠骨髓间充质干细胞分化为胰岛素分泌细胞的适宜浓度。
方法:C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞系体外培养。
实验分为5组:对照组( DMSO,A组)和TSA干预组(25 nmol/L,B组;50 nmol/L,C组;100 nmol/L,D组;200 nmol/L,E组)。
各组分两阶段用相应的培养基培养10 d后进行检测。
双硫腙染色鉴定各组的胰岛素分泌细胞,结果进行半定量分析。
免疫荧光染色鉴定各组的胰岛素分泌,比较各组胰岛素平均荧光强度。
酶联免疫吸附试验检测各组胰岛素分泌细胞胰岛素的分泌量。
结果:TSA作用10 d能够诱导C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞分化成为胰岛素分泌细胞并分泌胰岛素。
B组胰岛素染色阳性面积、阳性率、胰岛素染色积分吸光度以及胰岛素平均荧光强度显著高于其它干预组,差异有统计学意义(均P<0.05)。
随着各干预组TSA浓度的升高,胰岛素的分泌量减少。
B组胰岛素含量显著高于其它干预组,差异有统计学意义(均P<0.05)。
结论:TSA处理10 d能诱导C57BL/6小鼠骨髓间充质干细胞分化成为胰岛素分泌细胞,并且25 nmol/L为TSA的适宜浓度。
【总页数】5页(P1088-1092)【作者】李佳萦;冯烈【作者单位】暨南大学附属第一医院内分泌科,广东广州510632;暨南大学附属第一医院内分泌科,广东广州510632【正文语种】中文【中图分类】R587.1【相关文献】1.尼克酰胺联合Exendin-4促进大鼠骨髓间充质干细胞体外转分化为胰岛素分泌细胞团的研究 [J], 武晓泓;刘翠萍;茅晓东;徐宽枫;崔岱;朱剑;张梅;刘超2.曲古抑菌素对骨髓间充质干细胞特化干预的体外研究 [J], 袁志峰;许国华;任莉3.曲古霉素A促进ICR小鼠骨髓间充质干细胞体外分化为肝细胞 [J], 杨超;李卓;康炜;田宇;董学君4.胰腺十二指肠同源框-1基因促进大鼠骨髓间充质干细胞体外横向分化为胰岛素分泌细胞 [J], 孙吉平;杨于嘉;贾延劼5.曲古抑菌素干预骨髓间充质干细胞向心肌细胞特化体外实验 [J], 杨舸;朱静;田杰;陈沅;冯川;赵莉莉;张晓萍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
骨髓间充质干细胞体外诱导分化为心肌样细胞
胞, 具有横 向分化为心肌 细胞 的能力 …。已有大量的 文 献报 道 , 心 肌 梗死 患 者 和 动 物模 型 中均 可 检 测 到 在 血 清 中 肝 细 胞 生 长 因 子 (eaoyego t atr hpt t rwhfc , c o H F 升高 . G) 因此其被认 为具 有 防止心肌 细胞 凋亡 和 促进血管生成 的作用 [3 2] -。但 目前 并没有人对 H F G 是 否能 促进 心肌 细胞 的分 化进 行 具 体研 究 。 实 验采 本 用 H F作为诱导剂 , G 探讨 M C 向心肌细胞 的定 向诱 Ss 导分化 , 以期 为 干 细 胞 移 植 治 疗 心 肌 梗 死 、 力 衰竭 心 等疾病提供更加 良好 的细胞源。
1 材 料 与方 法
1 大鼠髓 问充质干细胞 的分离 ,扩增培养 参 照 . 1 P t gr 述的方法 , i ne 等[ t e ] 描 分离培养 大 鼠 M C , S s培养 基 组成 为含 1%胎 牛血 清 ( 国 Gbc 司 ) 10U 5 美 ii o公 ,0 / m L青霉素及 10b / L链霉素 的高糖 D E ( 0 gm  ̄ M M 美国 Gbc 公 司 )在 1~ 2d时 贴 壁 细 胞 达 到 8%融 合 , iio , 0 1 0 用 1: 1的 02 %胰 蛋 白酶 和 00 mo/ D A 的混 .5 .1 m lLE T 合液消化 , 1 3的比例继续传代扩增培养 。 按 : 1 骨髓基质干细胞 ( C 的体外诱导分化 将第 4 . 2 MS ) 代的 M C细胞接种于 6 S 孔板 中, 3 第 天换液时将 6 孔 板分为两组 , i 第 组为对照组 , 不加 H F 第 2 , G; 组 加 终浓 度 为 2 gmL的 H F 共 同培养 2 0n/ G . 4h后换 液 , 各 组全 部更 换 为基本 培 养基 , 以后每 3天 换 液 1次 , 相差 显微 镜 下 观 察 细 胞 形 态 学 变 化 , 后 进 行 免 疫 荧 光 4周 和 R —C TP R检测 。 13 免 疫 细 胞 化 学 检 测 取 诱 导 培 养 4周 后 的 . MS s 4 C , %多聚 甲醛 固定 。然后 用 血 清稀 释 液 封 闭 1 h 以 去 除 非 特 异 性 染 色 ,再 分 别 滴 加 抗 鼠 肌 钙 蛋 白 Tooi T抗 体 和抗 鼠 C n ei4 rpnn onxn 3抗 体 ( 国 Sg a 美 im 公 司 )加 P S 空 白对 照 , , B作 湿盒 内 4 ℃过夜 , 然后加
体外诱导人骨髓间质干细胞分化为肝细胞样细胞
[ 摘
要 ] 目的 : 探讨人骨髓 间质 干细胞 ( C ) 体外特 定条 件下是 否可 以转 化 为肝细胞 样细 胞。方法 :分离培 MS s 在
养人骨髓 间质干细胞 , 采用肝细胞生 长因子( e a ct go t co, F 、 hpt y rwhf tr HG ) 碱性成纤 维细胞生长 因子 ( ai f r l t o e a bs bo a ci b s
t ifr n i t no h p t c t —i e c ls u d r a p o iae c n t n i ir o d fe e tae i t e ao y e lk e l n e p r pr t o di o n vto. M e ho i t ds:Th u a o e eh m n b n
[ src ] Obet e T x l ew ehr u a oemarwmeec y a s m cl ( S s aea l Abta t jci : oepo h te m nb n r sn h m l t e s M C ) r be v r h o e l
ma r w ro MSCs we e ioa e n u t e r s ltd a d c l d. Th Cs wee i d c d by HGF, FGF a d O c lu e t ur e MS r n u e b n C — u t r d wih d ma e u e lv rts u s he s c f e e fh p tc t r e e td b a g d mo s ie is e .T pe i c g n so e a o y e we e d tc e y RT— i PCR n e lt a d r a—i PCR me i i e e tc hu e p ro n df r n u r e d. T e h p t ma k r r d n i e mmu o u r s e t ti i g Re ul f i h e ai c r e s we e i e t d by i i f n f o e c n sa n n . l s t s: Th x r s in o P, e e p e so fAF CK一 a d TDO n i d y7 we e d tc a l n n r a i g at rp o o g d c hu e 1 n 8 u t a r ee tb e a d i c e sn fe r l n e u r . l Afe fi d c n tr7d o n u i g,CK1 a b mi AFP, l u n, 8, HNF a d HSA st e sa nng wa b e v d i i e e tae n po ii ti i s o s r e n d f r n it d v f
大鼠骨髓间充质干细胞体外分离培养及成骨分化
关键词 : 间充质干细胞 ; 分离培养 ; 成骨诱导 ; 鼠 大
大 鼠骨髓 间充质 干 细胞 体外 分 离 培养及 成 骨 分化
罗宗键 陈玉 丙 刘 长剑 贾全章 刘 建 国 , , , ,
(. 1 长春 中医药大学附属医院 , 吉林 长春 1 0 1 2 吉林大学第二临床医院; 3 2; . 0 3 解放军第 28医院全军骨科 中心 ; . . 0 4 吉林大学第一临床医院) 摘要 : 目的 建立大 鼠骨髓 间质干细胞(a m snhm lt l , S s 体外分离、 r eeey a s mc l r c ) t e es M 纯化及扩增 的方法及诱导 r . M 采用贴壁筛选法分离 r S 并通过不断传代进行纯化 M c, rS M c 在体外分 所建立的
Tecl t tr as e ee tndb lfn ou V nos da an hsht eA P cvy R sl Te M— h eso h h dpsa w r s i c cy gndl oksa n klepopa s( L )a it. e t h l f e i g a e y a ii e a l i a ti us r
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( sc l rd w t i meh d h v e e a il i lc aa tr t sa d o t g nc df r nit np tnil n U ut e i t s to a e g n r l oo c h rcei i n se e i ie e t i oe t u hh b ga sc o ao ai
成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化
2024 年 3月第 61 卷第 2 期Mar. 2024Vol. 61 No. 2四川大学学报(自然科学版)Journal of Sichuan University (Natural Science Edition)成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化杨雅丽1,2,司琪琦1,王思瑜1,周嘉裕1,郭泰林2(1.西南交通大学生命科学与工程学院,成都 610031; 2.西南交通大学医学院,成都 610031)摘要: 为探究成骨细胞(OBs)线粒体移植对骨髓间充质干细胞(BMSCs)向成骨分化的影响,本研究体外人工提取BMSCs线粒体和OBs线粒体,分别移植入受体BMSCs.实验结果发现,接受成骨细胞线粒体的BMSCs表现出显著增强的增殖、迁移、抗凋亡和成骨能力.此外,接受成骨细胞线粒体的BMSCs胞内活性氧水平降低、氧气消耗速率上调、ATP产量增加.以上结果表明,(1)成骨细胞线粒体移植能够增强体外BMSCs功能,促进其向成骨分化;(2)相较于接受骨髓间充质干细胞线粒体,接受成骨细胞线粒体移植的受体BMSCs具有更强的有氧代谢能力以及更强的成骨分化能力,有望为骨生长与骨损伤修复提供一种候选方法.关键词: 线粒体移植;骨髓间充质干细胞;成骨细胞;成骨分化;代谢中图分类号: Q599 文献标志码:A DOI:10.19907/j.0490-6756.2024.026001Mitochondrial transplantation of osteoblasts promotes proliferation,migration and osteogenic differentiation of bone marrowmesenchymal stem cell in vitroYANG Ya-Li1,2, SI Qi-Qi1, WANG Si-Yu1, ZHOU Jia-Yu1, GUO Tai-Lin2(1.School of Life Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 6100031, China;2.School of Medicine, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)Abstract: To explore the effect of mitochondrial transplantation of osteoblasts (OBs) on osteogenic differen‑tiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs), this study artificially extracted BMSCs mitochon‑dria and OBs mitochondria in vitro and transplanted them into recipient BMSCs respectively.The experimen‑tal results showed that BMSCs receiving osteoblast mitochondria showed significantly enhanced proliferation,migration, anti-apoptosis and osteogenesis.In addition, the level of intracellular ROS in BMSCs receiving os‑teoblast mitochondria decreased, the rate of oxygen consumption increased, and ATP production increased. These results indicated that:(1) Mitochondrial transfer can enhance the function of BMSC in vitro and pro‑mote its osteogenic differentiation;(2) Compared with bone marrow mesenchymal stem cell mitochondria,recipient BMSCs receiving osteoblast mitochondrial transplantation may have stronger aerobic metabolic ca‑pacity and osteogenic differentiation ability, which is expected to provide a candidate method for bone growth and bone injury repair.Keywords: Mitochondria transplantation;Bone marrow mesenchymal stem cells;Osteoblasts;Osteogenic differentiation; Metabolism收稿日期: 2023-02-13基金项目: 四川省科技厅应用基础研究项目(Q114321S01003)作者简介: 杨雅丽(1998-),女,陕西商县人,硕士研究生,研究方向为代谢与骨组织工程.E-mail: yangyali0331@通讯作者: 周嘉裕.E-mail: spinezhou@第 2 期杨雅丽,等:成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化第 61 卷1 引言骨缺损指骨的结构完整性被破坏,是临床上常见的病症[1,2].间充质干细胞(MSCs)是一种多能、自体更新的成体干细胞,可分化为多种组织[3].骨髓间充质干细胞(BMSCs)易于从骨髓中分离,并可以在体外扩增到足够数量用于临床应用[4],因此被认为是骨组织工程中很好的治疗工具.然而,在体外长期分离培养后,BMSCs的功能特性可能会受损[5],因此修饰BMSCs以增强其功能已成为干细胞介导的骨组织再生研究的主要焦点.成骨细胞谱系细胞包括骨髓间充质干细胞、前成骨细胞、成骨细胞(OBs)(通常称为成熟成骨细胞)、骨内衬细胞和骨细胞.骨健康取决于成骨细胞介导的骨形成和破骨细胞介导的骨吸收之间的动态平衡[6].成骨细胞源于骨髓间充质干细胞,成熟的成骨细胞分化后形成骨基质并开始矿化形成骨组织.成骨细胞是骨重塑的基础,对骨骼的生长和维持至关重要.能量代谢是从营养物质中产生能量(即ATP)的过程[7].这一过程对于维持细胞稳态和对不同条件作出反应是必不可少的.细胞需要能量来生长和维持,并且已经进化成具有多种产生能量的途径[8,9].遗传和功能研究都表明,能量代谢,如葡萄糖、脂肪酸和氨基酸代谢,在骨细胞(包括成骨细胞、骨细胞和破骨细胞)的形成和功能中起着重要作用[10].此前有文献证明移植骨髓间充质干细胞线粒体增强了干细胞的增殖、迁移以及成骨分化能力[11] .在骨骼发育和重塑的过程中成骨细胞发挥重要功能[12],有研究证实成骨细胞比骨髓间充质干细胞更依赖糖酵解产生能量,其中的线粒体DNA的拷贝数、呼吸酶的蛋白亚基、耗氧率和ATP含量均有所增加[13].然而,有关成骨细胞线粒体移植对于干细胞分化影响有关的研究尚未见报导.为了探究不同来源线粒体移植对干细胞增殖和分化的影响,实验同时设置了3个组别,采用体外人工提取骨髓间充质干细胞线粒体和成骨细胞线粒体的方法,分别移植入受体骨髓间充质干细胞,通过CCK-8,RT-qPCR,Western Blot等手段评估不同来源线粒体移植对BMSCs增殖、迁移以及促成骨能力的影响,以期为进一步探究改善提供参考.2 材料与方法2.1 材料1-2 w Sprague Dawley大鼠(成都达硕实验动物有限公司,中国).2.2 方法2.2.1 细胞提取、培养及传代采取断颈法处死大鼠,提取骨髓间充质干细胞:剪下大鼠的后腿股骨,用针管将细胞从骨髓腔中吹出,在配置好的α-MEM培养基(90% α-MEM培养基+10% FBS+1%双抗)中培养;提取OBs:剪下大鼠的头盖骨,用刮刀轻轻的将头盖骨刮至透明状态,放入α-MEM培养基(同上)培养.细胞在培养箱(37 ℃,5%,CO2)中培养,2~3 d换一次培养基.细胞生长至80%~90%,进行传代培养:去除培养基,加入胰蛋白酶(0.25%,含1 mmol/L EDTA)消化下来后离心(1200 r/min,5 min),除去上清液至培养瓶中继续培养[14].所有实验均使用3~5代的细胞. 2.2.2 线粒体提取和移植使用线粒体提取试剂盒Mammalian Mitochondria Isolation Kit for Tis‑sue and Cultured Cells(Biovison,美国)提取线粒体.将受体细胞和供体细胞都接种在6孔板中(10万/孔),供体细胞长至融合度80%~90%时消化供体细胞.加入1 mL线粒体分离缓冲液并用注射器吹打5 s,加入10 µL试剂A,冰上孵育5 min.4 ℃下以600 g离心10 min,收集到的上清液在4 ℃下以7000 g离心10 min,将得到的线粒体使用培养基重悬后加入受体细胞,缓慢均匀摇晃促进线粒体进入[11].2.2.3 线粒体、细胞骨架荧光染色用不含血清、酚红的DMEM培养基(Sigma,美国)稀释线粒体绿色荧光探针MitoGreen(江苏凯基生物,中国)原液至500 nmol/L.供体细胞接种在6孔板中(10万/孔),每组设置三个平行样,待供体细胞长至融合度80%~90%时消化供体细胞.用预热的染色液悬浮细胞,37 ℃孵育30 min.完成染色后,避光提取线粒体,转移至受体细胞中共同培养24 h.消化受体细胞后用无血清、无双抗的DEME培养基重悬(1×106细胞/mL),每孔加入100 µL ,20 µg/mL鬼笔环肽-罗丹明(Sigma,美国)进行细胞骨架染色.避光室温孵育30 min,离心弃上清,用PBS悬浮细胞,重复两次以上洗涤步骤后每个样随机选取5个视野使用荧光显微镜(FV1000,第 61 卷四川大学学报(自然科学版)第 2 期Olympus,日本)进行观察并拍照.2.2.4 流式细胞术为了进行定量验证,在分离前使用浓度为500 nmol/L的MitoGreen FM(吸收/发射=530 nm/590 nm)标记供体OBs中的线粒体(方法同上2.2.3).使用BD Accuri C6 Plus流式细胞仪(Becton Dickinson,美国)对受体BMSCs 进行定量,每组设置三个平行样,每个样本至少有10 000个细胞,使用FlowJo软件分析FITC发射区的平均荧光强度(MFI).2.2.5 CCK-8 按实验组别在96孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞(1万/孔),每组设置三个复孔.培养24 h后每孔加入10 μL的CCK-8溶液(DOjinDO,中国上海),孵育2 h后用酶标仪(SPECTROstar Nano,BMG LABTECH,德国)测定450 nm处的吸光度.对照组和实验组分别以空白组为参照,用公式计算细胞存活率=[(As-Ab)]×100%(As:对照孔/实验孔吸光度;Ab:空白孔吸光度),得到的数据使用GraphPad Prism 8软件分析制作直方图.2.2.6 细胞划痕按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞进行培养,每组设置三个复孔,待细胞生长至80%~90%左右时,在每孔的中间用1 mL移液枪枪头轻轻划一道粗细相同的空隙.将孔板放至光学显微镜下拍照(10×)后继续放入培养箱培养,48 h后再次拍照(10×),对比每组别细胞迁移情况.2.2.7 细胞凋亡按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞进行培养,每组设置三个复孔,待细胞生长至80%~90%时收集细胞上清.向孔板中加入胰蛋白酶(0.25%)消化细胞,2~5 min后用收集的上清终止消化收集细胞;用PBS清洗细胞两次后用DAPI染色液(Biosharp,中国安徽)和细胞凋亡检测试剂盒Annexin V-EGFP/PI Cell Apoptosis Detection kit (Service‑bio,中国武汉)处理,随后在每个样随机选取5个视野在荧光显微镜下用三色滤光片进行观察,DAPI呈蓝色荧光信号,Annexin V-EGFP呈绿色荧光信号,PI呈红色荧光信号.2.2.8 RT-qPCR 按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞,每组三个平行样,分别培养4,7,14 d.培养结束后加入Trizol试剂(Life Technologies,美国)提取RNA.使用逆转录试剂盒(Thermo Fisher,美国)按照一定的体系逆转录(25 ℃,5 min→42 ℃,60 min→70 ℃,5 min→4 ℃,∞)为cDNA.通过NCBI(https://www.ncbi.nlm.nih. gov/)查找所需目的基因序列,使用 Primer-BLAST 设计目的基因的引物序列,引物由擎科生物科技有限公司(成都)进行合成.引物序列见表1.以逆转录得到的 cDNA为模板链,在ABI QuantStudio3实时聚合酶链式反应系统(CFX96,Bio-rad,美国)上进行定量实时聚合酶链式反应{95 ℃,5 min→(95 ℃,15 s →60 ℃,1 min)循环39次→70 ℃到95 ℃梯度升温(0.02 ℃/s)}[15].2.2.9 Western Blot 按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞,每组三个平行样,分别培养4,7,14 d.培养结束后每孔加入 120~ 150 μL RIPA裂解液(Boster,美国),1%广谱蛋白酶抑制剂(Boster,美国)和1% PMSF(Boster,美国)裂解蛋白.加5× loading buffer(Boster,美国)95 ℃水浴10 min.总蛋白提取液(30 μg)经10%(w/v)十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离后,转移到PVDF膜上.用5%(w/v)的脱脂牛奶封闭膜,在4 ℃下与Runx2鼠源一抗(1∶100,sc-390351,SANTA CRUZ,美国),β-actin鼠源一抗(1∶5000,bam-33036M,Bioss,中国北京)孵育过夜,然后羊抗鼠二抗(1∶5000,BA1054,Boster,美国)孵育2 h.使用Clarityt TM Western ECL Sub‑strate(BIO-RAD,美国)进行显色,适当时间后用凝胶成像系统(ChemiDoc MP,Bio-rad,美国)进行表1 实时定量聚合酶链式反应引物序列Tab.1 RT-qPCR primer sequences基因名(Gene name)GAPDHOsteopontin (OPN)Osteocalcin(OCN)RUNX family transcription factor 2 (Runx 2)Alkaline phosphastase (ALP)上游引物序列(5′→3′)CCCTTAAGAGGGATGCTGCC CTTGCTTGGGTTTGCAGTCTT CCGTTTAGGGCATGTGTTGC AATTAACGCCAGTCGGAGCA GGGCCTGCTCTGTTTCTTCA下游引物序列(5′→3′)TACGGCCAAATCCGTTCACAGCCACTGCAGGCTTACCTTGTTTCGAGGCAGAGAGAGGGACACTTCTCGGTCTGACGACGCTGAGATTCGTCCCTCGCTG第 2 期杨雅丽,等:成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化第 61 卷放射自显影.蛋白质表达水平归一化为β-actin. 2.2.10 茜素红染色按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞(10万/孔),每组设置三个复孔.将培养板放在培养箱预培养(37 ℃,5%,CO2的条件下)培养.贴壁后更换成骨诱导培养基(100 nmol/L地塞米松,10 mmol/L β-甘油磷酸钠、50 μmol/L抗坏血酸)[16,17],培养14 d后每组随机选取5个视野在光学显微镜下拍照观察细胞密度,随后用PBS清洗,加入95%乙醇固定15 min,每孔加入1 mL,1%的茜素红(源叶生物,中国上海),室温放置30 min,对细胞进行染色后用体式显微镜(SG-700,萨伽,中国苏州)观察.2.2.11 碱性磷酸酶染色按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞(10万/孔),每组设置三个复孔.贴壁后更换成骨诱导培养基(100 nmol/L 地塞米松,10 mmol/L β-甘油磷酸钠、50 μmol/L抗坏血酸)培养14 d后每组随机选取5个视野在光学显微镜下拍照观察细胞密度,随后移除培养基,加入95%乙醇,固定15 min.用BCIP/NBT碱性磷酸酯酶显色试剂盒(碧云天,中国上海)进行染色,每孔加入1 mL BCIP/NBT染色工作液,室温避光孵育30 min,去除BCIP/NBT染色工作液,用体式显微镜(SG-700,萨伽,中国苏州)观察.2.2.12 ROS 按组别在6孔板中接种接受了线粒体移植后的受体细胞(10万/孔),每组设置3个复孔.待细胞生长至80%~90%时,用无血清α-MEM培养基(1%双抗)稀释活性氧检测试剂盒(YEASEN,中国上海)中的DCHA-DA,使其终浓度为10 mmol/L.每孔加入1 mL稀释好的DCFH-DA工作液,37 ℃培养箱避光孵育30 min;用无双抗α-MEM培养基(10%胎牛血清)洗涤细胞1~2次后每个样随机选取5个视野使用荧光显微镜(488 nm激发波长,525 nm发射波长)观察并拍照.2.2.13 细胞线粒体压力测定实验前一天预热海马生物能量测定仪(Agilent Seahorse XFp,Sea‑horse,美国);在前一天专用Seahorse XFp 细胞培养板(Agilent Seahorse XFp,103025-100,美国)中按组别加入BMSCs(1万/孔),每组三个平行样.实验当天,从Seahorse XF DMEM Medium (103575-100)中分装出9.7 mL,向其中分别加入100 μL glucose、100 μL pyruvate、100 μL glutamine混匀配置成检测液.培养好的贴壁细胞中的培养基置换为配置好的检测液,置放入37 ℃,无CO2细胞培养箱培养60 min后加入药物(A孔加入20 μL,15 μmol/L oligomycin,B孔加入22 μL,15 μmol/L FCCP,C孔加入25 μL,2.5 μmol/L FCCP ,D孔加入207 μL,5 μmol/L FCCP).上机运行XFp Cell Mito Stress Test实验.2.2.14 统计分析本研究通过t检验(Graph‑pad,Version 8.0,SanDiego,CA,USA)比较两组的数据,通过Tukey多重比较检验及方差分析(ANOVA)对多组间数据进行分析.P<0.05表示差异具有统计学意义.3 结果3.1 成骨细胞线粒体在体外成功移植入骨髓间充质干细胞为了验证从成骨细胞中提取的线粒体能否有效地移植到骨髓间充质干细胞中,在提取线粒体前用MitoGreen标记供体成骨细胞中的线粒体(图1a)供体细胞/受体细胞比例为1∶1).线粒体移植24 h后,染受体细胞的细胞骨架(图1b),然后在荧光显微镜下进行观察,在受体细胞出观察到了供体线粒体的荧光(图1c).这表明来自成骨细胞中的线粒体能够成功移植进入受体细胞.用流式细胞术检测线粒体成功移植的效率,线粒体在分离前也用MitoGreen标记,受体细胞或对照细胞的平均荧光强度通过FACS定量.对照组中阳性细胞的百分比设定为0.15%,接受成骨细胞线粒体移植的受体细胞阳性率为34.1% (图1d),表示受体细胞中34.1%成功移植了线粒体.3.2 成骨细胞线粒体移植增强骨髓间充质干细胞的体外增殖、迁移、抗凋亡能力骨髓间充质干细胞需要很强的增殖能力才可以有足够的数量治疗骨缺损,本实验研究了成骨细胞线粒体移植对体外培养的骨髓间充质干细胞增殖能力的影响.在移植线粒体24 h后进行CCK8检测,移植了线粒体的细胞的增殖能力比未移植线粒体的细胞强,其中,接受成骨细胞线粒体的细胞(实验组)的增殖能力比接受骨髓间充质干细胞线粒体的细胞(对照组)的增殖能力增强了21.5%(图2a).第 61 卷四川大学学报(自然科学版)第 2 期图1 线粒体成功移植入受体细胞(a,b,c)免疫荧光染色(n=3);(d)流式细胞术分析每组受体细胞内标记线粒体的数量(显示为每个细胞的荧光强度)(n=3)Fig.1 Successful mitochondrial transplantation was tested by fluorescence staining (a,b,c) Immunofluorescence staining (n=3);(d) Flow cytometry was used to analyze the number of labeled mitochondria in each group of recipient cells (shown as fluorescence intensity per cell)(n=3)图2 线粒体移植促进BMSCs生长,迁移,抑制凋亡(a) CCK-8分析结果(n=3)(**P<0.01);(b)细胞凋亡染色以及DAPI细胞核染色(n=3);(c)细胞划痕实验检测细胞迁移能力(n=3)Fig.2 Mitochondrial transplantation promoted the growth, migration and apoptosis of BMSCs (a) Results of CCK-8 analysis (n=3)(**P<0.01);(b) Apoptosis staining and DAPI nuclear staining (n=3);(c) Cell migration ability was detected by cell scratch assay (n=3)第 2 期杨雅丽,等: 成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化第 61 卷由于MSCs 在体外长期或连续传代培养后可能凋亡,本实验研究了成骨细胞线粒体移植是否可以抑制骨髓间充质干细胞的凋亡.线粒体移植后,第6~8代的细胞进行DAPI 和Annexin V -EGFP/PI 染色,观察到未转入线粒体的细胞处于凋亡晚期,转入骨髓间充质干细胞线粒体的细胞处于凋亡早期,而转入了成骨细胞线粒体的细胞未发生凋亡(图2b ).因此,成骨细胞移植能够有效抗凋亡.骨髓间充质干细胞有足够的迁移能力才能迁移到骨缺损部位进行骨修复,为了测试受体细胞的迁移能力,本研究做了细胞划痕实验.在细胞长至融合度80%~90%时,在三个组别划同样宽度的划痕,48 h 后在倒置显微镜下观察细胞迁移情况,发现接受成骨细胞线粒体的实验组迁移能力最强,接受骨髓间充质干细胞的对照组次之,空白组迁移能力最弱(图2c ).因此,成骨细胞线粒体移植显著促进了BMSCs 的迁移,综上结果表明其可能通过促进干细胞增殖、迁移、抗凋亡而在组织修复中发挥积极作用.3.3 成骨细胞线粒体移植提高骨髓间充质干细胞体外成骨能力Alp 、Ocn 、Opn 与Runx2是骨髓间充质干细胞成骨分化的标记基因.因此,分别在线粒体移植第4,7,14 d 进行mRNA 表达水平的RT -qPCR 检测,结果表明,随着时间的增加,转录水平增加,且第7天接受成骨细胞线粒体移植的骨髓间充质干细胞的Alp 表达水平比接受干细胞线粒体的骨髓间充质干细胞的Alp 表达水平高38.1%,Runx2表达水平提高了39.9%(图3a ).对Runx2进行蛋白水平的Western Blot 验证,同样观察到第7天实验组中Runx2的表达水平比对照组高42.2%(图3b ).地塞米松、抗坏血酸和β-甘油磷酸盐的化学混合物可在体外诱导骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞.在线粒体移植后,用成骨分化培养基培养细胞14 d ,在光学显微镜下观察到细胞密度相当(图4a ,c ),随后对其进行茜素红染色和碱性磷酸酶染色(图4b ,d ),结果表明成骨细胞线粒体移植提高了骨髓间充质干细胞的体外成骨能力.3.4 成骨细胞线粒体移植减少受体细胞的ROS水平、增加ATP 生成线粒体是细胞产生能量的主要场所,为了揭示线粒体移植后细胞增殖、迁移能力和成骨分化增强的潜在机制,对成骨细胞线粒体移植后细胞ROS 水平和线粒体功能进行了检测.ROS 荧光染色结果显示,相较于空白组和对照组,移植了成骨细胞线粒体图3 成骨细胞线粒体移植促进BMSCs 成骨发育(a ) RT -qPCR 分析成骨标志基因的表达;(b ) Western Blot 检测成骨分化蛋白Runx2的表达(n =3)(*P <0.05,**P <0.01,***P <0.001)Fig.3 Mitochondrial transplantation of osteoblasts promotes osteogenic development of BMSCs(a ) The expression of osteogenic marker genes was analyzed by RT -qPCR ; (b ) Western Blot analysis of Runx2 expression (n =3) (*P <0.05, **P <0.01, ***P <0.001)第 61 卷四川大学学报(自然科学版)第 2 期的实验组细胞产生的ROS 最少(图5a ),表明移植成骨细胞线粒体有助于减少胞内ROS 水平.使用海马生物能量测定仪对三个组别进行线粒体压力水平测定,结果(图5b )表明,移植了成骨细胞线粒体的细胞OCR (氧气消耗速率)最大,同时ATP 生成率、基础呼吸率、最大呼吸率也最高,其中实验组ATP 生成率比对照组高50.1%,实验组的基础呼吸率比对照组高71.9%,表明移植了成骨细胞线粒体的BMSCs 线粒体功能最优.结果表明,线粒体移植能够增加细胞的有氧代谢水平和线粒体ATP 的产生.图4 成骨细胞线粒体移植促进BMSCs 成骨发育(a ) 茜素红染色前显微镜下照片; (b ) 茜素红染色;(c ) 碱性磷酸酶染色前显微镜下照片;(d ) 碱性磷酸酶染色(n =3)Fig.4 Mitochondrial transplantation of osteoblasts promotes osteogenic development of BMSCs(a )Microscopic photographs before alizarin red staining ; (b ) Alizarin red staining ; (c ) Microscopical photograph before alkaline phosphatase staining ; (d ) Alkaline phosphatase staining (n =3)图5 海马生物代谢仪检测线粒体功能(a ) ROS 染色;(b ) 线粒体压力检测(n =3, *P <0.05,**P <0.01,***P <0.001)Fig.5 Mitochondrial function was measured by hippocampal biometrics(a ) ROS dyeing ; (b ) Mitochondrial pressure detection (n =3, *P <0.05, **P <0.01, ***P <0.001)第 2 期杨雅丽,等:成骨细胞线粒体移植促骨髓间充质干细胞体外增殖、迁移和成骨分化第 61 卷4 讨论与结论本实验分别将骨髓间充质干细胞和成骨细胞的线粒体移植入受体骨髓间充质干细胞,并评估其对细胞功能变化的影响.(1)通过CCK8、细胞划痕和细胞凋亡实验可得出结论,成骨细胞线粒体移植可以显著增加体外BMSCs的增殖、迁移和抗凋亡能力.增强BMSCs的功能是优化干细胞介导的骨修复的关键,增加的增殖能力使MSCs能够在体外扩增到足够数量,用于临床移植;增强的迁移能力使MSCs能够迁移至损伤部位;抗凋亡能力使MSCs抵抗老化带来的对生存和功能的影响.(2)RT-qPCR结果表明,成骨细胞线粒体移植能够有效促进ALP等成骨相关指标基因表达水平的提高;由于OCN与OPN为分泌型蛋白,因此,我们选用位于细胞内部的Runx2作为成骨标志蛋白,Western Blot结果同样表明其含量增加;茜素红可以与钙发生显色反应,反应体外细胞钙结节沉淀情况,侧面说明成骨分化程度;ALP是成熟后成骨细胞的标识酶,成骨细胞内的ALP酶在碱性条件下能被水解成萘酚,而萘酚能与重氮盐物质结合形成不溶于水的蓝色沉淀物[18].以上结果从基因及蛋白质等层面均证实成骨细胞线粒体移植有利于MSCs成骨分化.(3)ROS荧光染色和海马生物能量代谢仪检测线粒体压力结果表明,移植骨髓间充质干细胞线粒体的BMSCs胞内活性氧水平降低、氧气基础消耗速率较空白组上调了96.3%、ATP产量增加了80.7%,与前人的实验结果吻合[11].同时证实移植成骨细胞线粒体较骨髓间充质干细胞线粒体的受体细胞线粒体功能更优,氧气基础消耗速率上调了71.9%、ATP产量增加了50.1%.本研究观察到干细胞功能的变化,可能有以下几个的原因.首先,细胞在体外增殖过程中需要增加耗氧量和ATP的产生,尤其是进入细胞周期后氧化磷酸化起到主导作用提供能量[19];其次,细胞分化过程也与线粒体的含量和功能有关[20];最后,在细胞迁移过程中需要ATP提供能量[21].同时,已有研究表明ATP不仅能够直接提供能量,还发挥着信号转导的作用,其主要作用受体分为两类:P2X和P2Y,其中P2X受体的激活具有促进成骨的作用,而P2Y受体的激活则抑制成骨作用,它们的激活状态主要受到ATP浓度调控[22].此外,还有研究证实ATP可以促进成骨细胞释放PGE2,导致成骨细胞钙离子的内流[23];以及促进丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase,MAPK)信号通路的激活等[24].因此本研究推测线粒体移植通过增加细胞的有氧代谢水平和线粒体ATP的产生来增强细胞的增殖、成骨分化能力和迁移能力.然而本研究结果仍需进一步延伸.(1)虽然移植了成骨细胞线粒体的BMSCs具有更强的骨再生能力,但是否为通过激活信号通路从而促进成骨的尚待进一步研究.(2)本研究显示移植了成骨细胞线粒体的BMSCs功能优于移植了干细胞线粒体的BMSCs,对于成骨细胞线粒体和干细胞的线粒体,还未研究得到结论究竟是什么差异带来这种区别.(3)虽然成骨细胞线粒体移植有助于干细胞功能优化,而且骨髓间充质干细胞可以在体外扩增到足够的数量,在骨组织工程具有很大的潜力[22,23],但其临床应用有待进一步载体优化.水凝胶作为一种聚合物生物材料,以其生物相容性和生物可降解性在各种治疗中输送功能性药物、分子和细胞[24].作为缓释药物的载体,水凝胶可以保护受损区域免受不良外部刺激,保持受损部位湿润,提高药物的利用率[25,26].设想将载有接受线粒体移植的骨髓间充质干细胞的水凝胶涂覆于骨支架表,这可能为骨缺损治疗提供了新策略.参考文献:[1] Lee W C,Guntur A R,Long F X,et al.Energy metabolism of the osteoblast: Implications for osteo‑porosis [J].Endocr Rev, 2017, 38: 255.[2]Guo B L, Yang M W, Liang D,et al.Cell apoptosis induced by zinc deficiency in osteoblastic MC3T3-E1cells via a mitochondrial-mediated pathway [J].MolCell Biochem, 2012, 361: 209.[3]Alan T,Courtney M.Stem cell therapies in clinical trials:Progress and challenges [J].Cell Stem Cell,2015, 17: 11.[4]Parekkadan B, Milwid J M.Mesenchymal stem cells as therapeutics [J].Annu Rev 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大鼠骨髓间质干细胞定向分化为神经元的实验研究
Abt c:【 bete 0i lt adclvt nsnpsi t m l t e s( C r t o em r w s a t O jc v 】T oa n utae et .oiv so a s m cl MS )f m r n ar r i s e i i te r e l o ab o
Di e e ta i n o si po ii e M e e c m a e Ce l n Ra s f r n i to fNe tn- stv s n hy lSt m ls i t
i o Ne o 1 l nt ur n.i Cel ke s
W ANG —h Ya z u ’,DENG Yu— i b n ,GAN n— u Da h i,YE e — i o ,YE ih n W ib a Me - o g ,CHEN n -e Yo g l
2D p r e t f e ao g , h r fl t optlC iaM dc l n e i , h n a g1 0 0 , hn . e at n o m t o y T e s A fi e H s i , hn e ia U i r t S e y n 1 0 1 C ia) m H l i f t iad a vs y
nuo —asln t nt a n o nrl evu yt i ae , n eMS a etednr es 【 t d 】 e r t npa ti et t f e t rosss m ds ss a dt Ccnb oo l. Me o s nr a o r me c a n e e h h cl h
年s D大 鼠 MS , C 传至第 6 的 MS 代 C接种在前一天涂有 10I / 0 g L多聚赖氨酸的塑料培养 瓶或培养皿 中, x 用含
骨髓间充质干细胞名词解释
骨髓间充质干细胞名词解释骨髓间充质干细胞是一种非造血性的干细胞,主要存在于骨髓中的间质细胞中。
它们是一群多能力的细胞,可以分化成多种细胞类型,如成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞和神经细胞等。
骨髓间充质干细胞具有较好的自我更新和增殖能力,同时也能促进免疫调节和组织修复。
骨髓间充质干细胞最初在骨髓移植中被发现。
在过去的几十年中,科学家们不断深入探究骨髓间充质干细胞的特性和使用途径。
目前,骨髓间充质干细胞被广泛应用于临床疾病治疗和组织工程学领域。
骨髓间充质干细胞的特性1.起源:骨髓间充质干细胞的起源主要是来自胚胎的中胚层和成体中的骨髓。
它们主要存在于成体的骨髓、脂肪、周围血液和脐带血等组织中。
2.生理功能:骨髓间充质干细胞具有增殖、分化、免疫调节、刺激造血和组织修复等生理功能。
在组织工程学领域中,骨髓间充质干细胞主要用于建立功能性的组织。
3.克隆性:骨髓间充质干细胞具有较好的克隆性,即使在多次培养中,也能保持其干细胞特性和细胞数量。
4.分化潜能:骨髓间充质干细胞可以分化成多种成分细胞类型,可以分化成骨细胞、肌肉细胞、脂肪细胞、软骨细胞和神经细胞等。
5.免疫调节:骨髓间充质干细胞具有免疫抑制、免疫调节和免疫修复等能力。
它们可以抑制和调节免疫反应,同时可以促进受损组织的修复。
骨髓间充质干细胞的应用1.组织工程学:骨髓间充质干细胞可以在体外培养后利用其分化能力产生多种细胞类型,并可以植入受损组织进行组织修复。
这种应用已经成功应用于临床手段中。
2.疾病治疗:骨髓间充质干细胞在肿瘤治疗、心血管疾病、神经退行性疾病、遗传疾病等领域,均有潜在应用。
3.免疫调节:骨髓间充质干细胞可以免疫调节,调节免疫反应平衡,为免疫疾病治疗提供可能。
骨髓间充质干细胞的研究进展1.分化机制:目前,科学家们正在深入探究骨髓间充质干细胞分化的机制,以便实现更准确的分化调节。
2.治疗效果:骨髓间充质干细胞在临床应用中获得较好的治疗效果,但是不同的疾病治疗效果存在差异,需要进一步深入探究。
人骨髓间充质干细胞体外培养增殖过程及分化为心肌样细胞后的致瘤性实验
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人骨髓间充质干细胞的分离、培养和体外定向诱导成类软骨细胞的实验研究
2 1 1 原 代培 养 : . . 骨髓 单 个 核 细胞 刚接 种 时 , 细胞 分散 , C MS s与周 围 的血 细胞 相 混 杂 , 易 区 分 。骨 不 髓 单 个 核 细胞 接 种 3d , 壁 MS s的形 态 逐 渐延 ,贴 C 伸 成 梭形 , 即成 纤 维样 细 胞 。8d后 , C MS s进 一 步 伸展 、 增殖 , 见 MS s 成 集 落 , 可 C 形 随着 集 落 不 断扩 大, 细胞呈放 射状 向周 围扩 展 , 逐渐 与 邻近 集 落 相汇
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p / 转 铁 蛋 白、 霉 素 1 0p ml 链 霉 素 1 0 / . ml g 青 0 . 、 / 0
m1诱 导第 二代 、 四代 、 ) 第 第六 代 MS s 在倒 置 显微 C, 镜下 观察均 比较 相 似 , 导 1 , C 变 成 圆形 或 诱 4d MS s
多边 形 , 清晰 , 核 核周 可见 密集 的黑 色颗 粒 。对 照组 MS s 明显改 变 。 C 无
结 论 不 同代 的 MS s 导 率 无 明 显 差异 ; GF 浓 度 为 5n / 组 Ⅱ型胶 原 弱 阳 性 , 适 合 作 为 组 C 诱 T 一8 g ml 不
织 工 程 种 子 细胞 ; 导软 骨 T 一目 最 适 浓度 为 1 g ml2 g ml 诱 GF 0n / 、0 / n 【 键 词 】 人 骨髓 间 充质 干 细胞 生 物 学特 性 分 化 关 软 骨 TG 一口 F
化成 软骨 细胞 , 为组 织工程 提供 软骨 种子 细胞 。
1 材 料 与 方 法 1 1 材料 .
212 传代培养 : .. 刚传 代 的 细胞 呈 圆形 , 很快 贴 壁
逐 渐 变 成 长 梭 形 , 壁 细 胞 均 匀 分 布 , 态趋 于 同 贴 形
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RT PCR analysis of expression of cardiomyocyte specific genes : ANP
RT PCR analysis of expression of cardiomyocyte specific genes : β MHC
DISCUSSION
Immunohistochemical methods indicated the expressions of MHC and cTnT respectively
MHC positive staining (× 100)
cTnT positive staining
(× 100)
Negative comparison (×100)
To inverstigate the immunologic properties of MSC after differentiation
Methods
The cultured cells were induced into cardiomyocytes by 5-AZA in vitro
Desmin, cTnT, Streptavdinperoxidasebiotin ( SP)
5-AZA 24h
Restrain T cell proliferation
?
cardiomyocytes
Liquid Scintillation Analyzer : c p m
MSC
RT PCR
ANP, β MHC
Reverse transcriptase RT-PCR of cardiomyocyte-specific genes, including atrial natriuretic peptide (ANP) and MHC
PCR primers used in this study
Internal Lane Standard
Induction of Marrow Mesenchymal Stem Cells to Cardiomyocytes in vitro and immunologic properties of differentiated mesenchymal stem cells
Postgraduate: WANG Qinghai Tutor: ZENG Qiutang
Research ex vivo
Methods-Mixed Cell Cultures Scheme
Grouping
Single reactive cells group (Lp) Mixed group (Lp+Ls) Co-incubating with MSCs group (MSCs+Lp)
5- AZA play the determining role in the cardiomygenic differatiation of MSC The induced effect depended on the amount of 5-AZA
DNA demethvlating agent
Cells culture
Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated by Ficoll-Paque (1.077g/mL, Invitrogen) density gradient centrifugation
Mixed lymphocyte culture
Introduction
MSC have multipotentiality to be induced MSC were induced into cardiomyocytes in vitro MSC can modulate immune responses Can differentiated MSC modulate immune responses ?
glyceraldehyde-3-phosphate-dehydroge-nase, (GAPDH ) 5′-CAT CAC CAT CTT CCA GGA GCC-3 5′-TGA CCT TGC CCA CAG CCT TG-3′ 443 bp
ANP primer
5′-GGC TCC TTC TCC ATC ACC AA-3′ 5′-TGT TAT CTT CGG TAC TGG CG-3′ Nhomakorabea
MSC were treated with 10µ mol/l of 5azacytidine for 24 h to induce cell differentiation The shape of MSC were observed by Inverted-type phase-contrast video microscope
of Marrow Mesenchymal Stem Cells to Cardiomyocytes in vitro
Flow chart
MHC cTnT,
Streptavdinperoxidase-biotin ( SP)
5-AZA 24h
cardiomyocytes
MSC
RT PCR
ANP, β MHC
Questions
It has been proved that MSC can be induced into cardiomyocytes in vitro
Can differentiated MSC immune responses ?
modulate
Part two
To inverstigate the immunologic properties of MSC after differentiation and the feasibility of treatmen of myocardialinfarction by exogenous stem cells
After 5-azacytidine (10 micromol/L ) treatment (4 weeks), the cultured cells were evaluated by immunohischemistry on the expression of cardiac-specific cardiac troponin T and MHC
Question:
Can differentiated cardiomyocytes from
MSC modulate immune responses ?
Objective
To further substantiate the multipotentiality of Mesenchymal stem cells(MSC), the cultured cells were induced into cardiomyocytes
5-AZA
MSC
cardiomyocyte
Bartholomew confirmed that MSC failed to elicit a proliferative response of allogeneic lymphocytes in 2002
msc
allogeneic lymphocytes
327 bp (+4~+461 bp)
β MHC
primer
5′-ATC CTG CCC TCT GCC TTT 3 ′ 5′-GTG AAG GTG GGC AAC GAA 3′
538 bp (+6~+452 bp)
Results
Phase-contrast photographs of MSC after 5-azacytidine treatment. Some of MSC became spindle-like cells
The cultured cells were evaluated by immunohistochemical staining for, cardiac-specific troponin T(cTnT) and myosin heavy chain(MHC) The MSC differentiation was also observed by RT-PCR
lymphocytes
Lately, it has been proved that the cultured cells induced into fat, bone and gristle can’t express MHCII molecule and failed to elicit a proliferative response of allogeneic lymphocytes in mixed lymphocyte reaction
Materials and methods
Bone marrow cells were isolated from adult Wistar rats leg bone Then cells were washed, counted and plated at 2.0×105 cells/cm2 onto flasks in low-glucose Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM,)supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS, Hyclone,) Medium was replaced and the nonadherent cells were removed at 72 hours of initial culture and every three or four days thereafter