骨髓基质干细胞成骨的研究进展文档格式.docx

1、BMSCs的数量随着年龄的增加也不断减少，鼠在21个月时股骨干骨髓中的细胞要少于4个月时的骨髓细胞。BMSCs在骨髓中含量极少（1105个单核细胞中含有1个BMSCs），因此要求在体外培育扩增后，才能达到组织工程学所要求的细胞数量。在抽取骨髓血的进程中，每一个部位抽出量不该超过2 mL，不然将因抽出物中血量增加而引发有核细胞数的明显下降。经常使用取得BMSCs的方式有：a）贴壁法。所得细胞成份复杂，BMSCs的纯度不足；b）密度梯度离心法。该方式基于沉降作用，这是较简便且有效的分离方式，它能有效地将红细胞、白细胞和间充质细胞分离开来。Lisignoli1研究发觉，密度梯度离心法能增加BMSCs

2、分化成为成骨细胞克隆的数量；c）流式细胞仪法；d）免疫学方式。免疫选择法通过骨髓基质干细胞表面带有或缺乏某些抗原标志，进行挑选，可取得相对纯化的基质干细胞。赵子义等2研究发觉，利用免疫磁珠标记神经生长因子受体（nerve growth factor receptor，NGFR）抗体分离、纯化而取得NGFRMSCs比一样培育条件下贴壁法纯化BMSCs其扩增倍数高出23个数量级，而且其内含有更高比例具有多向分化潜能的细胞，因此分离骨髓NGFR细胞取得的BMSCs作为种子细胞应用于组织工程具有明显优势。但到目前为止，BMSCs的特异性表面抗原标志仍没有明确，而且缺少选择性分离BMSCs的方式。2 骨

3、髓基质干细胞的体外增殖生物学特性对BMSCs细胞周期的研究说明，其大约有20处于静止期，即G0期细胞，这说明BMSCs具有壮大的增殖能力，可是有文献报导，高度传代（大于25代）的BMSCs中有一部份已经表现出凋亡的特点。BMSCs接种密度的大小直接阻碍BMSCs的增殖能力，低密度接种（5 000/cm2）BMSCs不管在扩增速度仍是扩增倍数上都明显高于高密度接种，而极低密度接种12/cm2）更有利于细胞的增殖。杨柳等人3在实验中也发觉种植密度较高时，严峻阻碍BMSCs的贴壁生长，考虑为含有的红细胞、白细胞比重大于BMSCs而第一沉积于瓶底，且细胞代谢废物增多所至。BMSCs成骨活性随着供体年龄

4、增加呈下降趋势，年龄越大，在培育中形成的群落和具有成骨样细胞特点的细胞越少，而且细胞对诱导因子的反映灵敏性下降。低氧张力条件下BMSCs培育，其细胞增殖速度大大提高，且细胞ALP表达也大大增强4。考虑其缘故为机体内部的氧分压明显低于外界（140 mmHg），专门是骨髓内氧分压只为3050 mmHg，大约相当于外界的1/3，因此BMSCs长期暴露于高氧分压的状态，必将致使细胞过度氧化，功能下降。若是体外进行培育的条件与体内氧分压相似，那么更有利于细胞功能的保留。顾祖超等人5在实验中发觉，兔BMSCs原代培育，其开始贴壁（12 d）的时刻和完全贴壁时刻（1214 d）均擅长传代培育的BMSCs。传

5、代BMSCs不形成集落，形态加倍单一，呈梭形，14 d之内没有形成明显钙化结节。BMSCs经诱导培育后的形态要紧为多角形，其贴壁率有所下降，且在1012 d之内形成明显钙化结节。传代细胞和诱导细胞二者的生长曲线无统计学不同，倍增时刻为 h，生长顶峰均在接种后67 d显现。BMSCs长满单层后，可显现多层生长，没有发生接触抑制。Sun等人6的研究还发觉大鼠BMSCs抑制T淋巴细胞的扩增，以为此特性可使其应用于同种异体移植。Cancedda7指出，通过体外扩增，BMSCs在体内的成骨效率明显低于新鲜的骨髓，其在体外的多项分化潜能慢慢消失。3 骨髓基质干细胞的诱导分化由于BMSCs具有分化多方向性的

6、特点，而骨组织工程学要求其向单一方向分化，因此BMSCs的定向诱导具有重要作用。就其成骨方向来讲，具有诱导作用的有以下几种因素。 化学物质的作用 地塞米松（Dex） Beresford等8发此刻原代及传代细胞培育中均加入地塞米松时，骨髓基质细胞向成骨细胞及脂肪细胞转化，在传代培育中再加入1，25二羟维生素D3，那么抑制其向脂肪细胞转化，通过骨钙蛋白mRNA分析证明向成骨细胞转化占优势。而仅在传代培育中加入地塞米松时，骨髓基质细胞多向脂肪细胞转化。而Maniatopoulos9以为只有在地塞米松和 甘油磷酸钠存在的培育环境下，才能形成矿化骨样小结，形成矿化小结的时刻、形状、数量与地塞米松加入的时

7、刻及剂量有关。 1，25羟基维生素D3（1，25（OH）2D3） Kelly等10发觉1，25（OH）2D3在增进BMSCs向成骨细胞分化的同时，能够抑制由糖皮质激素诱导的脂肪细胞分化。Faucheux等11研究说明，1，25（OH）2D3增进BMSCs中骨钙素水平升高，同时刺激BMP 3 mRNA的表达，这种刺激在原代培育的BMSCs较已分化BMSCs更强。 细胞因子的作用许多细胞因子如骨形成蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）、碱性成纤维细胞因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、转化生长因子 （transformin

8、g growth factor ，TGF ）等在BMSCs分化及增殖上起着重要的作用。 BMP BMP是强有力的诱导因子之一，能够启动BMSCs的成骨进程，可能是诱导BMSCs向成骨细胞系转化的大体信号因子，诱导成骨最强的是BMP 二、4、7。Rickard等12研究说明BMP 2能够快速诱导BMSCs向成骨细胞转化，作用810 d观看到BMP 2可明显增进BMSCs形态转变，并可提高BMSCs的ALP、骨涎蛋白、骨钙蛋白的mRNA的表达。同时指出，单独利用BMP的作用较联合利用地塞米松的骨诱导活性低，从而以为BMP可能并非能单独起作用，在整个骨诱导进程中可能需要激素的协同作用。而Kim等13

9、以为BMP 2可明显加速BMSCs向成骨细胞转化，但却不能增进骨钙蛋白的分泌，以为BMP可增进成骨细胞前体细胞向成骨细胞转化，但不能使之向成熟成骨细胞转化。 bFGF bFGF能够增进BMSCs体外培育成纤维细胞集落的形成，增进细胞的增殖，但对BMSCs的转化作用仍存在不同的研究结果。Hanada等14以为在地塞米松存在的培育环境中，bFGF作用6 d时可显著增加细胞增殖，同时骨钙蛋白表达、骨矿化结节形成。BMP 2的促转化作用不如bFGF明显，二者联合应历时促BMSCs转化作用强于单一因子。而Martin等15研究说明在众多生长因子中bFGF对BMSCs具有最强的促割裂作用，同时经bFGF作

10、用的细胞植入体内表现出较强的成骨能力。 TGF TGF 是较强的促成骨分化的因子。Locklin等16研究发觉TGF能够抑制BMSCs的增殖，但能提高其ALP的表达，并能减少和延迟BMSCs向脂肪细胞的转化，Andrades等17研究说明，基因重组人转化生长因子能够诱导BMSCs向成骨细胞分化和成熟。 生物力学因素生物力学因素在骨形成进程中的作用亦不容轻忽，它能够阻碍细胞的生长、增殖和分化进程。Yoshikawa等18采纳特制培育皿培育BMSCs，此培育皿能够对细胞产生周期性张力和拉力，同静态培育相较，外力作用下培育细胞的ALP活性、骨钙素水平、DNA含量、细胞干重均明显升高。4 骨髓基质干细

11、胞作为基因医治的靶细胞用于骨缺损的修复骨缺损的基因医治是把具有增进成骨作用的基因导入靶细胞，既能诱导其向成骨细胞转化，使之发挥种子细胞的作用，又能在体内骨组织再生进程中持续高效地分泌生长因子，有利于组织工程化骨组织的形成。骨髓基质干细胞因其容易搜集并进行组织培育，细胞表面有骨诱导蛋白的受体，具有明确的成骨潜能而成为经常使用的靶细胞。Oyama等19将TGF 1基因的复制缺点型病毒转入成骨细胞中，转染后成骨细胞中TGF 1 mRNA的表达仍维持在明显的上调状态，细胞分泌合成的TGF 1较对照组高46倍，细胞型胶原含量提高了5倍，将转染了TGF 1的成骨细胞植入体内可明显增加新生骨组织的数量。金丹

12、等20研究说明经hBMP 7基因转染的BMSCs增殖能力无明显改变，能够显著提高其合成胶原、ALP、骨钙蛋白、层粘连蛋白的能力，证明经hBMP 7基因转染后能够增进BMSCs向成骨细胞转化。进一步利用经转染的BMSCs修复兔桡骨缺损，经大体观看、X线、组织学检测分析结果证明经转染的BMSCs修复骨缺损的成骨速度和成骨量均优于未转染BMSCs的对照组。如何操纵外源基因在受体细胞内的表达时刻和表达数量，使之与再生组织的需要相适应，仍需进一步研究。总之，BMSCs是理想的骨组织工程学种子细胞，可是目前只停留在实验室时期，要应用于临床，还有很长的研究道路要走。且此刻多数研究只是针关于动物，对人的BMS

13、Cs特性及培育了解不多。人的BMSCs培育难度要高于动物，因此，成立一套骨髓基质干细胞提取、培育、分化的标准方式显得加倍必要。【参考文献】 1Lisignoli G，Remiddi G，Cattini L，et elevated number of differentiated osteoblast coionies can be obstained from rat bone marrow stromal cells using a gradient isolation procedureJ.Connect Tissue Res，2001，42（1）：49 58.2赵子义，郭希民，王常勇，等

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