骨髓间充质干细胞免疫调节作用的机制及应用研究

骨髓间充质干细胞免疫调节作用的机制及应用研究
骨髓间充质干细胞免疫调节作用的机制及应用研究

结果

l、小鼠MSCs和HSCs的鉴定(图1)

小鼠骨髓来源MSCs原代细胞为梭形贴壁细胞,细胞间夹杂少量圆形有核细胞,多为淋巴细胞和巨噬细胞(图1-1A)。传代后细胞呈梭形或多角形,生长较慢,约2l天达到70—80%融合(图1-1B)。流式细胞术检测细胞表面抗体显示CD34一,CDl05+(图1-2A),小鼠骨髓单个核细胞中sca-I+/cokit+/CD3-细胞占1.6.2%(图1-2B)。

图1-1A小鼠MSCs原代培养(为贴壁细胞,梭形,散在分布。x100)

图1?1B小鼠MSCs培养(P1代,贴壁细胞,梭形或多边形。x100)

A.模型鼠皮肤瘀斑:B:模型鼠眼部黪染:c:正常小鼠关节:D:模型鼠关节;

E:正常小鼠外周血涂片;F:模型鼠外周血涂片;o.正常小鼠股骨切片;H:模型鼠

股骨切片.

图2免疫介导再生障碍性贫血小鼠模型建立:模型小鼠贫血、出血、感染;外周血涂片有核细胞减少(X100);骨髓增生减低(×100)。

表4、治疗组存活小鼠外周血T细胞亚群的比较结果

5、骨髓病理组织学改变

对照组小鼠骨髓增生明显减低,血窦充血扩张,仅见极少量造血细胞,巨核细胞缺如,纤维细胞增生;治疗组死亡小鼠骨髓病理学改变同对照组;存活小鼠骨髓仍显示增生低下,但粒系、红系、巨核系三系细胞均可见,巨核细胞反应性增生(图5.1)。MSCs组和全骨髓细胞组相比,增生程度、造血面积上升无明显差异(图5.2)。

图5—1A正常小鼠骨髓增生活跃,以造血细胞为主

巨核细胞易见:(xA00)

图5-1B对照组小鼠骨髓增生明显减低。血窦充血扩张,

仅见极少量造血细胞,巨核细胞缺如。(x400)

图5—1C存活小鼠骨髓增生低下。但粒系、红系、巨核系三系细胞均可见,巨核细胞反应性增生(x400)

图5-2AMSCs组存活小鼠股骨(x100)

图5-2B全骨髓细胞组存活小鼠股骨(x100)

间充质干细胞培养方法

间充质干细胞培养方法 1、间充质干细胞MSC基本形态 2、干细胞应用与干细胞调控。 3、间充质干细胞MSC生长过程 4、间充质干细胞MSC培养得合适气体环境 5、细胞培养板得选择 7、如何维持培养液p H 6、如何选用细胞培养基? 8、血清与干细胞得培养?9、胎牛血清(F B S )就是否需要灭活?10、细胞得细菌、真菌污染及排除?11、细胞培养污染得预防 12、使用胰蛋白酶时加入 E DTA得目得就是什么 13、胶原酶得种类与选型?14、胶原酶V S胰酶?15、干细胞得种类与表面标记 16、间质干细胞培养原理概述? 17、间质干细胞成脂与成骨诱导分化?18、干细胞老化得表现 20、冷冻保护剂作用与选择? 21、细胞冻存指导 19、细胞传代消化过程指导? 与处理? 22、干细胞冷冻与复苏 23、移植细胞得基因修饰?1。间充质干细胞MSC基本形态?体外培养细胞根据它们在培养器皿就是否能贴附于支持物上生长特征,可分为贴附型生长细胞,常表现为成纤维型细胞与上皮细胞。悬浮型细胞在培养中悬浮生长.?间充质干细胞MSC基本形态:形态与成纤维细胞类似,细胞在支持物表面呈梭形或不规则三角形生长,细胞中央有卵圆形核,胞质向外伸出2-3厘米个长短不同得突起。可瞧到细胞成螺旋状生长。 ?2.干细胞应用与干细胞调控 干细胞得调控就是指给出适当得因子条件,对干细胞得增殖与分化进行调控,使之向指定得方向发?2、1内源性调控 展.? 干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖与分化,包括调节细胞不对称分裂得蛋白,控制基因表达得核因子等。另外,干细胞在终末分化之前所进行得分裂次数也受到细胞内调控因子得制约。 (1)胞内蛋白对干细胞分裂得调控?干细胞分裂可能产生新得干细胞或分化得功能细胞。这种分化得不对称就是由于细胞本身成分得不均等分配与周围环境得作用造成得.细胞得结构蛋白,特别就是细胞骨架成分对细胞得发育非常重要。如在果蝇卵巢中,调控干细胞不对称分裂得就是一种称为收缩体得细胞器,包含有许多调节蛋白,如膜收缩蛋白与细胞周期素A。收缩体与纺锤体得结合决定了干细胞分裂得部位,从而把维持干细胞性状所必需得成分保留在子代干细胞中。?(2)转录因子得调控在脊椎动物中,转录因子对干细胞分化得调节非常重要。比如在胚胎干细胞得发生中,转录因子Oct 4就是必需得.Oct4 就是一种哺乳动物早期胚胎细胞表达得转录因子,它诱导表达得靶基因产物就是FGF—4等生长因子,能够通过生长因子得旁分泌作用调节干细胞以及周围滋养层得进一步分化。Oct4缺失突变得胚胎只能发育到囊胚期,其内部细胞不能发育成内层细胞团。另外白血病抑制因子(LIF)对培养得小鼠ES 细胞得自我更新有促进作用,而对人得成体干细胞无作用,说明不同种属间得转录调控就是不完全一致得。又如Tcf/Lef转录因子家族对上皮干细胞得分化非常重要.T cf/Lef就是Wnt 信号通路得中间介质,当与β-Catenin 形成转录复合物后,促使角质细胞转化为多能状态并分化为毛囊.? 2、2外源性调控 除内源性调控外,干细胞得分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素得影响。?(1)分泌因子?间质细胞能够分泌许多因子,维持干细胞得增殖,分化与存活。有两类因子在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用,它们就是TGFβ家族与Wnt信号通路.比如TGF 家族中至少有两个成员能够调节神经嵴干细胞得分化。最近研究发现,胶质细胞衍生得神经营养因子(GDNF)不仅能够促进多

骨髓间充质干细胞研究进展(一)

骨髓间充质干细胞研究进展(一) 【摘要】骨髓间充质干细胞是干细胞领域的研究热点之一。虽然近几年来有关间充质干细胞的研究已取得了很大进展,但仍有很多问题有待进一步解决。本文主要对间充质干细胞的生物学特性、以及免疫耐受性、分化和促修复、间充质干细胞的标记等问题进行综述。 【关键词】骨髓间充质干细胞分化标记 骨髓间充质干细胞,BMSCs)是骨髓内除造血干细胞(hematopoieticstemcells,HSC)之外的另一类干细胞,是骨髓造血微环境的重要组成部分,在体内外均具有支持和调控造血的作用。因其比较容易贴壁和形成成纤维样的克隆,因此也称成纤维细胞集落形成单位(Colonyformingunitfibroblast,。又由于它们来自骨髓的支持结构,并作为滋养层支持造血干细胞的生长,因此也有人称其为骨髓基质细胞(Bonemarrowstromalcells,BMSCs)。 1骨髓MSCs的生物学特性 不同物种的BMSCs体外培养的形态学特征大致相同,主要表现为梭形、纺锤形,少数为多角形。目前,BMSCs的分离方法主要有以下几种:(1)全骨髓培养,是将无菌抽取的骨髓加入培养液制成细胞悬液并培养,原代培养培养物以造血细胞成分居多,为利于BMSCs的贴壁生长,可采用DMEM和胎牛血清培养。BMSCs对营养要求高,胎牛血清终浓度为10%~20%,有人认为红细胞会随着换液而逐渐被自然去除,对BMSCs影响不大。细胞融合后以1:2比例传代,3~4天换液一次〔1〕;(2)离心培养法,是根据骨髓中细胞成分比重的不同,采用离心分离法提取单核细胞进行培养。在新鲜无菌的骨髓抽取物中加入抗凝培养液稀释1500~2000r/min离心20~30min,采集交界处的单核细胞层,PBS洗涤2~3次后,加入培养液接种培养;(3)细胞表面分子标记分选法,主要是根据BMSCs的细胞表面分子特征来分离。一般采用流式细胞仪、免疫磁珠或免疫沉积法来进行分选。但由于目前仍未找到BMSCs 特异性的细胞表面标记物〔2〕该法较少采用。影响BMSCs扩增的主要因素:(1)血清:血清对大量扩增BMSCs起着重要的作用,不同浓度的血清对培养BMScs纯度的影响亦较大,常用10%~20%的胎牛血清培养BMSCs;(2)接种密度:BMSCs的体外扩增速度与其接种密度也有关,一般认为较低密度种植有益于增殖。高密度接种后细胞生长较慢其原因可能是由于细胞间的接触抑制,或细胞释放到培养基中的因子影响了BMSCs的生长;(3)细胞因子:一些细胞因子对于维持BMSCs增殖和未分化状态亦十分重要;(4)动物种属:一般认为BMSCs的生长特性相似,但也有资料显示BMSCs生长特点有种属差异〔3〕。 2间充质干细胞移植后的免疫耐受性 在移植治疗中,一般情况下,移植物会引起宿主的免疫排斥反应。但对于间充质干细胞来说却不是这样。实验表明间充质干细胞可以抑制T细胞的增殖从而导致免疫耐受〔4~7〕。T 细胞与其它细胞的相互作用可以通过混和淋巴细胞反应来观察。被标记的T细胞与其它细胞混合后,如果可以引起T细胞的免疫反应,则可以观察到T细胞的增殖现象。但当把间充质干细胞与T细胞混合后却观察不到T细胞的增殖反应,而且这种现象并不是由于T细胞凋亡或其它的有害作用引起的。因为在去除间充质干细胞后,这些T细胞仍然可以对其它物质进行反应。此外,使用趋化膜将两种细胞分隔开培养后,间充质干细胞对T细胞的抑制作用依然存在,表明这种抑制作用可能通过某种可溶性的小分子起作用。另外,除了未分化的间充质干细胞可以抑制T细胞的增殖外,实验也表明,随着干细胞的分化,其抗原性并没有随之增加〔8〕。总之,间充质干细胞可以通过某种机制抑制T细胞的成熟来逃避免疫系统的清除。也暗示间充质干细胞可能在机体免疫系统的调节及骨髓中各种干细胞未分化状态的维持方面起作用。 3促组织修复和细胞分化 骨髓间充质干细胞(BMSCs)是存在于骨髓组织中的一类成体干细胞(adultstemcells,AS),在一

间充质干细胞培养方法

间充质干细胞培养方法 1. 间充质干细胞MSC基本形态 2. 干细胞应用与干细胞调控。 3. 间充质干细胞MSC生长过程 4. 间充质干细胞MSC培养的合适气体环境 5. 细胞培养板的选择 6. 如何选用细胞培养基 7. 如何维持培养液p H 8. 血清与干细胞的培养 9. 胎牛血清(F B S )是否需要灭活 10. 细胞的细菌、真菌污染及排除 11. 细胞培养污染的预防 12. 使用胰蛋白酶时加入E DTA的目的是什么 13. 胶原酶的种类和选型 14. 胶原酶V S胰酶 15. 干细胞的种类和表面标记 16. 间质干细胞培养原理概述 17. 间质干细胞成脂和成骨诱导分化 18. 干细胞老化的表现和处理 19. 细胞传代消化过程指导 20. 冷冻保护剂作用和选择 21. 细胞冻存指导 22. 干细胞冷冻和复 23. 移植细胞的基因修饰 1.间充质干细胞MSC基本形态 体外培养细胞根据它们在培养器皿是否能贴附于支持物上生长特征,可分为贴附型生长细胞,常表现为成纤维型细胞和上皮细胞。悬浮型细胞在培养中悬浮生长。 间充质干细胞MSC基本形态:形态与成纤维细胞类似,细胞在支持物表面呈梭形或不规则三角形生长,细胞中央有卵圆形核,胞质向外伸出2-3 厘米个长短不同的突起。可看到细胞成螺旋状生长。 2.干细胞应用与干细胞调控 干细胞的调控是指给出适当的因子条件,对干细胞的增殖和分化进行调控,使之向指定的方向发展。 2.1源性调控 干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化,包括调节细胞不对称分裂的蛋白,控制基因表达的核因子等。另外,干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞调控因子的制约。 (1)胞蛋白对干细胞分裂的调控 干细胞分裂可能产生新的干细胞或分化的功能细胞。这种分化的不对称是由于细胞本身成分的不均等分配和周围环境的作用造成的。细胞的结构蛋白,特别是细胞骨架成分对细胞的发育非常重要。如在果蝇卵巢中,调控干细胞不对称分裂的是一种称为收缩体的细胞器,包含有许多调节蛋白,如膜收缩蛋白和细胞周期素A。收缩体与纺锤体的结合决定了干细胞分裂的部位,从而把维持干细胞性状所必需的成分保留在子代干细胞中。

人骨髓间充质干细胞的贴壁分离与体外培养

万方数据

ISSN1673—8225CN21.1539/R赵凌云,等人骨髓间充质干细胞的贴壁分离与体外培养wwM.zglckf,comkf23385083@sina.com 0引言 骨髓间充质干细胞是具有形成骨、软骨、脂肪、神经和成肌细胞能力的多种分化潜能的细胞亚群,取材方便,易于体外扩增,可进行自体移植,而不存在组织配型和免疫排斥的问题,被认为是骨组织工程中最佳的种子细胞。本实验目的在于建立一种可行的骨髓间充质干细胞取材和分离扩增的培养方法。 1材料和方法 设计:开放性实验。 单位:解放军济南军区总医院脊髓修复科。 材料:实验于2006—02/12在解放军济南军区总医院脊髓修复科完成。骨髓来源于解放军济南军区总医院脊髓修复科收治的脊髓完全性损伤患者,对本实验均知情同意。基础培养液由含体积分数为0.15胎牛血清和低糖仪一MEM配置。低糖d-MEM培养基(Hyclone);淋巴细胞分离液(密度1.077g/mL,上海试剂二厂生产);胰蛋白酶,胎牛血清(Gibico);C02培养箱(上海力申科学仪器有限公司,HF90);生物安全柜(上海力申科学仪器有限公司,HFsafe一1200/c);倒置显微镜(Leica);离心机(JOUANB4i多功能台式机)。 设计、实施、评估者:设计、实施为第一作者,评估为第二、三作者,均经过系统培训,未使用盲法评估。 方法: 骨髓间充质干细胞的分离及传代培养:在无菌条件下,以含5mL肝素钠生理盐水的20mL注射器,于患者髂后上棘穿刺抽取骨髓组织6mL,移入含5mL肝素钠生理盐水的试管内,混匀,而后沿管壁缓慢加入含10mL淋巴细胞分离液的离心管中,2000r,min离心20min,小心吸取界面层细胞,用D—Hanks平衡盐溶液洗2次,2000r/min离心8min,加入基础培养液,血细胞计数板计数,调整细胞的浓度,将细胞悬液按109—1010L-1接种于培养瓶,放置37℃、体积分数为0.05的C02饱和湿度孵箱中培养。于培养后的两三天更换培养液,并用D-Hanks平衡盐溶液冲洗2次,以去除未贴壁的造血细胞,以后每3d换液一次,进一步去除未贴壁的细胞。观察细胞生长情况,待细胞融合成片、长满培养瓶底部后,用质量浓度为2.5g/L的胰蛋白酶流过所有细胞表面,盖好瓶盖,将培养瓶放在倒置显微镜下观察,发现细胞变圆,部分脱壁,控制消化时间不超过3min,立即加入2mL有血清培养液终止消化,用弯头吸管轻轻吹打细胞生长区域,吹打过程中不要用力,结束后再用少量培养液漂洗一遍,然后加入适 5650量培养液计数,分别接种在新的培养瓶内。 骨髓间充质干细胞的生长曲线的绘制:取第3代生长状态良好的细胞,用质量浓度为2.5g/L的胰蛋白酶消化制成细胞悬液,接种至24孔培养板,3孔/组,细胞1×104/孔,每孔加入培养液1mL,放置37℃、体积分数为0.05的C02孵箱中培养。以细胞数为纵坐标,时间为横坐标,绘制细胞生长曲线。 骨髓间充质干细胞贴壁率的测定:取第3代生长状态良好的细胞,用质量浓度为2.5g/L的胰蛋白酶消化制成细胞悬液,接种至24孔培养板,3孔/组,细胞1×104/孔,每孔加入培养液1mL,放置37℃、体积分数为0.05的C02孵箱中培养,每隔2h进行细胞贴壁率检测。 主要观察指标:①骨髓间充质干细胞的形态学观察。②骨髓间充质干细胞的生长曲线。③骨髓间充质干细胞的贴壁率。 统计学分析:由第一作者采用ESA4.0软件进行统计处理,数据以娃s表示。 2结果 2.1骨髓间充质干细胞的形态学观察倒置显微镜下,骨髓间充质干细胞接种1d即贴壁,2d时贴壁细胞较多。经冲洗和换液去除悬浮细胞后,贴壁细胞继续培养3d开始增殖,伸展为椭圆型、短梭型、多角型及不规则型等(图1)。至14d细胞密集在集落中心,基本铺满瓶底,第3~5代细胞呈均匀一致的长梭型,排列成旋涡状或放射状(图2)。 图1原代培养的骨髓间充质干细胞贴壁后3d开始增殖,伸展为椭圆型、短梭型、多角型及不规则型等(倒置显微镜,x20) 2.2骨髓间充质干细胞的生长曲线骨髓间充质干细胞传代后3d内处于潜伏期,3d后进入生长期,7d后进入平台期。第3代骨髓间充质干细胞生长曲线见图3。 P.O.Box1200。Shenyang110004kf23385083@sina.com www.zglckf.com  万方数据

脐带间充质干细胞培养方法

(一)1.Sections of 8–10 cm of umbilical cords, which are routinely discarded, were internally washed with phosphate-buffered saline (PBS), supplemented with 3% penicillin/streptomycin (Invitrogen-Gibco, Grand Island, NY, https://www.360docs.net/doc/108008666.html, ) and immediately immers ed in Dulbecco ’s modi fied Eagle ’s medium- low glucose (DMEM-LG; Invitrogen-Gibco) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS; Invitrogen-Gibco) and 3% penicillin/streptomycin (Invitrogen-Gibco). All samples were processed within 12 –15 h after collection. 2. UCs were fil led with 0.1% collagenase (Sigma-A ldrich, St. L oui s, https://www.360docs.net/doc/108008666.html,/sigma-aldrich/home.h tml) in PBS and incuba ted at 37°C for 20 min. Each UC was washed wi th proli feration medium, and the detach ed cell s were harvested after gentl e mass age of the UC. Cells were centr ifuged at 300 g for 10 min, resus -pended in prolifera tion medium, and seeded in 25-cm^ 2 flasks at a densi ty of 5 × 10^7 cells per ml.After 24 h of incubation, non-adherent cells were removed, and culture medi um was replace d every 3 days. (二)HuMSCs were prepared as previously described.8 Wharton's jelly was processed within 24 hours of collection and cut into pieces of about 1 mm3 for culture. These pieces were placed in 24-well plates and cultured in DMEM supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS), 5 ng/ml EGF, 5 ng/ml basic fibroblast growth factor, 100 U/ml penicillin and 100 mg/ml streptomycin, and 1 μg/ml amphoterin B. The culture plate was placed in an incubator with saturated humidity at about 37°C containing 5% (v/v) CO2. The medium was changed every three days and the cells were passaged when they reaching 70% confluence. Adherent cells were recovered by treatment with 0.25% trypsin for 3 to 5 minutes then centrifuged. (三) 脐带间充质干细胞的分离:脐带自手术台取下后,浸入含抗生素的生理盐水中,4 ℃保存,在操净台内取出脐带,用D-PBS冲洗净脐动脉和脐静脉内的残余血液,用止血钳和剪刀剔除上述血管,将脐带剪成1 mm^3大小的组织块后放入200 mL 蓝盖试剂瓶,加入质量/ 体积比为0.1%的Ⅱ型胶原酶30 mL,置于恒温振荡仪内持续消化6 h ,100 目筛网过滤收集细胞。加入D-Hank’s液冲洗细胞3 次,用含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12重悬细胞,调整细胞密度为(4.8×10^3~1×10^4)/cm^2,接种于6 孔板内,于37 ℃、体积分数为5%的CO2孵箱内培养,24 h 后换液。 脐带间充质干细胞在不同培养体系中的体外扩增:待原代培养的脐带间充质干细胞贴壁后,在两个6 孔板中进行3 种培养体系的生长对比实验。第1 个6孔板中细胞密度为1×10^7 L^-1,采用连续适应法使细胞由原代培养时使用的DMEM/F12分别逐步过渡到低糖DMEM、MesenPRO RS?Medium 和STEMPRO?MSC SFM 3 种培养体系,即用含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基和相应的3种培养基按体积比1 ∶1 混合培养细胞,通过下列混合培养基的方式,连续几代减少当前培养基的量,即1 ∶2 ,1 ∶4 ,1 ∶16和100% 替代培养基,每次适应改变培养体系时,传代细胞一两次,其中孔 1 为原代培养时的DMEM/F12培养液,孔2为低糖DMEM,孔3 为MesenPRO RS?Medium ,孔4 为STEMPRO? MSC SFM。第2 个6孔板中细胞密度为2×10^7 L^-1,每孔培养液设置同上,目的是避免在不同时间消化传代间充质干细胞时出现实验操作上的误差。 (四)脐带间充质干细胞的体外分离培养 (1)脐带白手术台取下后,浸入含抗生素的0.9%生理盐水中,4"C保存; (2)在超净台内取出脐带,用生理盐水冲洗净脐动脉和脐静脉内的残余血液,用止血 钳和剪刀剔除上述血管,将脐带剪成1mm^3大小的组织块; (3)加入质量/体积比为0.1%的II型胶原酶至完全覆盖组织块,置于培养箱内持续消化

骨髓间充质干细胞的分离与培养

骨髓间充质干细胞的分离与培养 艾国平,粟永萍,闫国和,冉新泽,刘晓宏,罗成基,程天民(第三军医大学预防医学系防原医学教研室、全军复合伤研究所,重庆400038) 提要:目的摸索体外分离培养骨髓间充质干细胞的最佳条件,并观察其部分生物学活性。方法采用常规的细胞培养传代技术以及光、电镜技术和细胞增殖活性检测法,观察不同贴壁时间、不同浓度血清、不同种植密度对骨髓间充质干细胞生长、增殖、形态的影响,并观察培养细胞的部分生物学特性。结果以选用4~24h贴壁的有核细胞,加入5%~10%胎牛血清、种植密度(4~8)×104个/ml的培养条件为最适宜细胞生长;在此条件下,培养扩增的细胞仍具有干细胞多向分化性;其形态呈梭状,具有快速增殖的能力;培养细胞在3~4d进入对数生长期,随后进入平台期,分裂相细胞明显减少;光镜下细胞呈梭状或类成纤维状,2~10代的细胞呈均质状;超微结构显示为早期幼稚细胞形态。结论建立了骨髓间充质干细胞体外分离、培养的条件,探讨了骨髓间充质干细胞部分生物学特性,为进一步深入研究骨髓间充质干细胞的诱导分化和应用打下基础。 关键词:骨髓间充质干细胞;组织工程学 干细胞是近年来研究的热点,骨髓中除造血干细胞以外,还含有另一类干细胞—间充质干细胞(Mesenchymalstemcell,MSC),在不同的诱导条件下,具有向中胚层和神经外胚层组织细胞分化的能力,如向成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、内皮细胞、神经细胞及支持造血的基质细胞等分化的能力[1,2]。随着细胞工程学和组织工程学的发展,利用干细胞的多向分化性,选择合适的生物材料和有靶向性目的基因,已有报道MSC在骨、软骨、肌腱和神经胶质修复中的作用[3,4],国内在这方面的工作尚处于起步阶段。本实验旨在摸索体外分离培养骨髓间充质干细胞的最佳条件,为进一步研究骨髓间充质干细胞的诱导分化和应用打下基础。 1材料与方法 1.1骨髓MSC的分离从胸骨无菌抽取约1~2ml的骨髓,肝素化后,加入红细胞裂解液5ml,混匀,1200r/min,离心10min;弃上清,用0.01mol/L的PBS(pH7.2)洗2~3次,1200r/min,各离心10min;计数,以2×109/ml种入10%FBSα MEM培养基,青霉素100U/ml、链霉素100μg/ml,37℃,5%CO2孵箱中培养;不同时相点弃悬浮细胞,用0.01mol/LPBS(pH7.2)尽量轻轻洗去未贴壁的细胞,加入含10%FBSα MEM培养基。 1.2不同贴壁时间对MSC增殖的影响选用贴壁后1、2、3、4、6、8、12、24、48、72h的细胞进行传代培养,观察不同时间贴壁的细胞传代、增殖能力及形态学的变化。 1.3不同浓度胎牛血清(FBS)对MSC生长的影响细胞按4×104/ml种入96孔培养板中,分别加入以下FBS浓度的α MEM培养基:0%、1%、 2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15%、17.5%、20%,每个浓度6孔;培养48h后,加入20μlMTT(5mg/ml二苯基四氮唑溴盐),37℃避光培养4h;尽量吸掉上清液,加入150μl二甲基亚砜,室温振荡10min,HT7000plus多孔读数仪490nm处读取D490值,以培养液作空白对照。 1.4比较不同种植密度对MSC生长的影响用含10%FBS的α MEM培养基;细胞按以下密度(×104/ml):0.3、0.6、1.0、 2.0、 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0、 8.0、 9.0、10.0种入96孔培养板中,每一密度6孔;培养48h后,按上述方法测其D490值。 1.5培养细胞生长曲线细胞按0.5×104/ml种入24孔培养板,每孔培养液为1ml,每天取3孔测其D490值,连续测8d,绘出培养细胞生长曲线。 1.6培养细胞分裂指数曲线按检测细胞生长曲线的细胞密度接种于放有小盖玻片的24孔培养板中,每24h取出3块小玻片,连续8d;用95%酒精固定,HE染色、封片。对每一时间组细胞进行计数,算出1000个细胞中分裂相细胞的百分比。 1.7MSC的形态学观察在倒置显微镜下,直接观察第2、4、8代MSC的活体形态;并分别用光镜及透射电镜观察其形态结构。 1.8统计学分析用哈佛统计软件,进行单因素方差分析及均数间的显著性差异检验,用Microso

间充质干细胞在体内的作用机制

间充质干细胞在体内的作用机制 摘要:随着细胞组织工程的研究不断深入,对干细胞在体内机制的不断了解研究,21世纪在全球多个国家药品管理局批准了干细胞制剂进入临床运用,为传统医药无法治疗和控制的疾病,提供了新的治疗途径,本文主要介绍现已广泛应用于临床的间充质干细胞制剂的作用机制。 关键词:间充质干细胞;作用机制 干细胞技术研究为人类疾病的治疗提供的新的途径、方法和手段,干细胞在生命科学、新药试验和疾病研究这三大生物医药领域发挥重要作用。目前,临床应用最为广泛之一的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSC)是干细胞家族的重要成员。它可以在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。 一、间充质干细胞的治疗作用机制 1.归巢作用 MSC的归巢作用可能与以下几个方面有关: 1.1.表达大量趋化因子和趋化因子受体(CXCR4)并且能够通过向炎症趋化因子和细胞因子迁移归巢到炎症部位[1,2]。 1.2.MSC表面的CD44使间充质干细胞与内皮细胞上的E-选择蛋白结合从而归巢到含内皮细胞的炎症部位[3]。 1.3.整联蛋白和黏附因子(ICAM-1、ICAM-2、VCAM-1、ALCAM)参与间充质干细胞与内皮细胞的结合[4,5]。 2.免疫调节作用(主要为免疫抑制)[6] MSC可能先通过免疫激活的T细胞释放IFNγ、TNFα和IL-1等细胞因子,进而刺激MSC产生大量不同趋化因子和一氧化氮(nitric oxide,NO);趋化因子招募T细胞向MSC聚集,MSC生成的NO抑制T细胞增殖,产生免疫抑制效果。 3.抗炎作用 3.1.MSC可能通过CD4+CD25+FOX P3+Treg细胞和IL1-RA表达来抑制IL-1?因子的作用。

间充质干细胞

间充质干细胞及来源 间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cell,MSC)是干细胞的一种,因能分化为间质组织而得名,具有亚全能分化潜能,在特定的体内外环境下,能够诱导分化成为多种组织细胞。间充质干细胞具有干细胞的共性,即自我更新、多向分化和归巢的能力。 间充质干细胞具有向多种类型细胞分化的能力,可以分化为神经、心脏、肝脏、骨、软骨、肌腱、脂肪、上皮等多种细胞。这种多向分化的能力给人类多种疾病的治疗提供了重要的原材料。 间充质干细胞来源:间充质干细胞广泛分布于胎儿和成体的骨髓、骨膜、松骨质、脂肪、滑膜、骨骼肌、胎肝、乳牙、脐带、脐带血中,其中脐带来源的间充质干细胞质量高、纯净、数量多。 间充质干细胞生物学特性 间充质干细胞具有以下特性: 1)具有强大的增殖能力和多向分化潜能,在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞,还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。 2)具有免疫调节功能,通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应,从而发挥免疫重建的功能。 3)具有来源方便,易于分离、培养、扩增和纯化,多次传代扩增后仍具有干细胞特性,不存在免疫排斥的特性。 正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性,使其在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面具有广阔的临床应用前景。通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能,并且可避免免疫排斥反应。

间充质干细胞的临床应用 1.间充质干细胞在细胞替代治疗中的前景 以组织工程学为手段可望解决的问题几乎涉及人类面临的大多数医学难属,如烧伤、放射损伤等患者的植皮;肌肉、骨及软骨缺损的修补;髋、膝等关节的替换;血管疾病或损伤后的血管替代;糖尿病患者的胰岛植入;心脏病患者的瓣膜替代、房室间隔缺损的修补;癌症患者手术切除后组织或器官的替代;放射损伤及大剂量放疗、化疗后的造血与免疫重建;肝、肾等重要脏器因损伤或功能衰竭的置换;部分遗传缺陷性疾病的治疗等。在不久的将来,某些组织工程产品,如人造皮肤、血管、骨、软骨、肌肉、瓣膜、神经甚至胰岛、肾、肝等组织器官或细胞将相继问世,然后植入患者体内,用以恢复损伤、替代退行性组织器官以及改变遗传缺陷性组织器官的功能。人类也将进入实际应用现代组织工程产品的新时代。 目前,在组织干细胞定向分化领域取得了明显的进展。在体外可以定向诱导一些多能干细胞分化为骨、软骨、肌肉、脂肪、肌腱、神经等多种组织细胞,这些成果很令人鼓舞。造血干细胞的移植已得到广泛开展,通过输注造血干细胞来对恶性血液病患者进行造血重建已取得成功,这为组织干细胞的研究提供了成功的范例。 MSC因其具有高度的自我更新能力和多向分化潜能,以及取材方便、体内植入后不良反应较弱等优点而备受关注,将成为细胞替代治疗的理想种子细胞。 MSC与生物材料相结合,能够修复骨、软骨、肌腱等各种组织的缺损,这是组织工程中的新领域。 MSC在治疗组织09官退行性疾病方面也展示了前景。随着年龄的增长,机体的组织器官会出现退行性的改变,从而引发一些相关疾病,如肌肉萎缩、肌营养不良、脑萎缩、帕金森病、阿尔茨海默综合征等。而这些组织的再生比较固难,MSC在体内外能够分化为肌肉细胞和神经细胞,为治疗这些退行性疾病带来了希望。 遗传缺陷性疾病发病率也很高,而且治疗难度极大。利用体外分离的MSC或其诱导分化后的细胞来改善遗传缺陷组织的功能,这一治疗途径正在被尝试。 2. 间充质干细胞在基因治疗中的前景 一些干细胞不仅具有多向分化潜能,而且易于外源基因的转染和表达。将体外经过基因修饰的干细胞用于治疗,可以避免转染载体进入受体产生的不良影响。基因修饰的干细胞可以在多个靶位发挥作用。 (1)干细胞潜能的改变——干细胞靶位基因转染以后可以改变干细胞的某些特性。从成人或成年动物分离的干细胞有时会表现出年龄相关性、遗传性或获得性疾病相关性再生能力损伤,基因转录或酶切修饰可以有效地维持、加强或抑制干细胞的分化和增殖能力。 (2)器官系统性能的改善——干细胞子代靶位转入干细胞的基因可以随着干细胞的分化传代而遗传给子代细胞,在基因转导的干细胞重建的器官系统中持续表达,改善重建

_骨髓间充质干细胞在骨科中的应用

第9卷第18期·总第122期 2011年09月·下半月刊 87骨髓间充质干细胞在骨科中的应用※ 陈亮1陈跃平1,2* 摘要:骨髓间充质干细胞(BMSC)是一种来自中胚层发育的早期干细胞,具有多向分化潜能的特性,可分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等。临床上还运用BMSC治疗骨科疾病大量的体外实验已获成功。 关键词:骨髓间充质干细胞;骨科学;文献综述 doi:10.3969/j.issn.1672-2779.2011.18.055 文章编号:1672-2779(2011)-18-0087-03 骨髓中含有2类干细胞,①造血干细胞,它为循环血液提供前体细胞;②非造血性干细胞,它是骨髓中造血结构性和功能性支持细胞,在调节造血干细胞的长期存活,生长分化中起重要作用。早期分离培养时,发现其形状呈成纤维细胞样而称其为“成纤维细胞集落形成单位”或“骨髓基质成纤维细胞”。随着研究的深入,人们发现其对骨髓造血干细胞起支持诱导作用,又因其来自于骨髓基质,因而称其为“骨髓基质细胞”。因其在不同的诱导条件下,有向中胚层组织细胞分化的能力,又称其为“骨髓间充质干细胞”。 1 骨髓间充质干细胞多向分化特性 多向分化潜能被认为是BMSC最重要的生物学特征。大量体外实验证明,在不同诱导条件下,BMSC可以向多种中胚层来源的组织细胞分化,如成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等。 1.1 BMSC向成骨细胞的定向诱导分化BMSC在体外培养中,通过地塞米松、β磷酸甘油和抗坏血酸等的诱导,能够分化为成骨细胞。Ouyang等[1]在培养基内加入抗坏血酸后BMSC排列紧密呈片状生长,将BMSC片与去除矿物质的移植骨片结合植入受损部位,3周后形态学、组织学、免疫组织化学观察显示,植入物的结构与正常骨膜相似,并向成骨、软骨分化。 1.2 BMSC向软骨细胞的定向诱导分化BMSC向软骨细胞的定向诱导分化将此分离的BMSC加入无血清培养体系中培养,培养体系中加入转化生长因子β、软骨来源形态形成蛋白及整合素可促使BMSC向软骨细胞分化。舒朝锋等[2]实验证明,在单层诱导培养条件下,人骨髓BMSC能分泌软骨细胞特征性细胞外基质如Ⅱ型胶原、糖胺多糖等,具有作为软骨组织工程种子细胞来源的可能。 1.3 BMSC向脂肪细胞的定向诱导分化 1999年,Pittenger等[3]人的BMSC培养体系中加入甲基异丁基黄嘌呤、地塞米松、胰岛素和茚甲新等,结果成功地诱导出脂肪细胞,细胞内聚集脂滴,并表达过氧化物酶体增殖物激活受体,脂蛋白脂酶和脂肪酸结合蛋白aP2。在这种培养条件下,约95%的细胞向此系分化,细胞内的脂质小泡持续增加直至充满细胞,这些物质可被油红染成红色。 ※基金项目:广西壮族自治区科技厅自然基金[No:2010GXNSFA013223] 作者单位:1 广西中医学院附属瑞康医院骨科(南宁530011) 2 南方医科大学在读博士(南宁530011) *通讯作者 2 骨髓间充质干细胞的分离方法 骨髓中BMSC含量很少,仅占骨髓内单个核细胞总数的0. 001%~0.01%,并随年龄的增加而减少,因此,必须实现其体外分离培养、扩增。目前BMSC的分离方法主要以下几种:①密度梯度离心法:主要根据骨髓中细胞成分的比重不同,清除红细胞,分离提取骨髓单个核细胞进行贴壁培养。目前较常用Percoll 液(1.073 g/ml)和Ficoll 液(1.077 g/ml)进行密度梯度离心。值得注意的是,不同密度的分离液对BMSC的纯度影响极大。这种方法分离培养的BMSC大小均匀,纯度较高,Pittenger等[4]在过密度梯度离心法分离培养的BMSC在第1代纯度可达95%,第2代达98%。因此该法被广泛采用。②贴壁筛选法:即全骨髓法,是根据BMSC贴壁生长而造血系细胞悬浮生长的特性,通过定期换液除去不贴壁细胞,收集贴壁生长BMSC,其纯度可达95%。目前多用这两种方法,细胞的粘附特性仍是分离和纯化BMSC的最基本原则,物理性富集后塑料器皿内的贴壁培养仍是分离BMSC的最基本方法,更好的分离方法还有待于进一步的探索。 3 BMSC的表面标志及鉴定 3.1 表面标志到目前为止,BMSC的表面抗原具有非专一性,它表达了间质细胞、内皮细胞和表皮细胞的表面标志。主要包括:①粘附分子,如CD166、CD54、CD102、CD44、CD106等。②生长因子和细胞因子受体,如IL-1受体、IL-3受体、IL-4受体、IL-6受体、IL-7受体、干扰素γ受体、肿瘤坏死因子α等。③整合素家族成员,包括CD49a、CD49b、CD49c、CD29、CD104等。④其它,如CD90、CD105等。不表达造血细胞的表面标志,如CD34、CD45、CD14、CD3、CD4、CD8等,也不表达与人白细胞抗原识别有关的共刺激分子B721、B722及主要组织兼容性复合物Ⅱ类分子如人白细胞DR 抗原等[5,6]。此外,BMSC自身还能产生一些造血及非造血的生长因子、白细胞介素和化学激动因子,但除细胞因子是持续性产生外,其它的仅仅在受到刺激后表达,BMSC还能产生一系列的基质分子,包括纤维连接素、胶原、蛋白聚糖,还能表达基质2细胞,细胞2细胞等相互作用的反受体,其中特别有关的是对CD44强表达,CD44是多种配体的受体,其分别在骨、骨髓中对细胞外基质构建起着重要的作用[7,8 ]。 3.2 鉴定对BMSC进行鉴定可联合细胞化学和流式细胞分析方法[9]。细胞化学方法,BMSC具有独特的代谢特点,几乎所有细胞酸性萘酚酸酯酶及糖原阳性,酸

脐带间充质干细胞综述(转)

脐带间充质干细胞概述 医学实验班70080103 王雪彤 脐带是胎儿时期连接母体与胎儿的索状结构,其外被羊膜,内含2条脐动脉、1条脐静脉,在动静脉之间含有特殊的胚胎粘液样结缔组织———华尔通氏胶(Whartonps Jelly) ,从华尔通氏胶分离得到的基质细胞即为人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 。 1人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 的形貌分析: 倒置显微镜下观察人脐带间充质干细胞贴壁生长, 为形态相对均一的梭形细胞,呈平行排列生长或旋涡状生长,低密度时较扁平, 密度增加趋于融合时细胞变细长。扫描电镜下观察呈长条状纤维样, 细胞膜表面不光滑, 有小结节状物, 细胞无明显突起,细胞间无网络状连接。透射电镜观察核大, 不规则, 核仁明显, 常染色质多, 异染色质少, 胞浆少。胞质内细胞器较少, 以粗面内质网和线粒体为主, 内有大量游离核糖体, 部分细胞可见内质网肿胀。 ——植块法培养获得的人脐带间充质干细胞(×200) 例如三代细胞的形态学特征——人体脐带间充质干细胞离体培养后,培养至第三代。第三代人脐带间充质干细胞以均一长梭形的细胞为主,细胞周边有较多的丝状伪足,见图1,2;并形成毗邻细胞之间的网状连接,见图3;细胞核较大,核膜清晰,含两三个核仁,核质比较小,见图4。 图1图

2图3 图4 2人脐带间充质干细胞(HUMSCs) 的生物学特性: HUMSCs既非胚胎干细胞又非成体干细胞,是别于两者之间的一类新的多能间充质细胞,它们之间既有联系又有差异。根据国际细胞疗法间充质与组织干细胞委员会( the Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee of the Internation2 al Society for Cellular Therapy)制定的最低标准, 脐带间充质干细胞(MSCs)需满足以下条件: 1)MSCs在标准培养条件下呈贴壁生长; 2 )MSCs表达CD105, CD73和CD90,不表达CD45, CD34, CD14或CD11b, CD79a或CD19和HLA2DR; 3)MSCs在体外至少能向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化。和其他来源的 MSCs一样HUMSCs呈长条梭形贴壁生长,表达CD73、CD90、CD105、CD166、CD10、CD13、CD29、CD44 及HLA2ABC ,不表达CD34、CD45、CD31等造血干细胞标记或CD33、CD14、CD56及HLA2DR、2DA、2DP、2DQ ,体外诱导培养能向多种成体细胞分化。比照这些条件,表明华尔通氏胶来源的间质细胞具有MSCs特性。HUMSCs还表达原始干细胞标记,如白血病抑制因子受体通路、胚胎干细胞特异基因Ⅰ及端粒逆转录酶及Nanog、STAT3、AP、Oct24、BMP4、PAX6、ADAM12、Nestin、HLA2Ⅰ。另外, HUMSCs低表达移植相关的细胞表面标记CD80、CD86、CD40 和CD40 l等。在混合淋巴细胞检测中呈免疫抑制,并抑制T细胞的增殖,异体移植该细胞可产生免疫耐受性,表明其为一类免疫缺陷细胞,异基因移植不会发生免疫排斥反应。 3脐带间充质干细胞(UMSCs)的移植治疗作用: 骨髓MSCs用于改善心、脑功能的机制主要在于其分泌SDF一1和VEGF 等局部细胞因子, 诱导微血管的生成, 改善缺血组织微环境。UMSCs表达SDF 一1和VEGF, 提示了UMSCs治疗心脑梗塞、脊髓损伤的可能。 1)UMSCs对脑损伤的治疗作用 外源性UMSCs对脑组织的修复机理可能涉及到诱导内源性VEGF表达, 局部微血管增生, 抑制细胞凋亡等。利用液压冲击脑损伤模型, 证明

间充质干细胞培养大全.

1.间充质干细胞MSC基本形态 体外培养细胞根据它们在培养器皿是否能贴附于支持物上生长特征,可分为贴附型生长细胞,常表现为成纤维型细胞和上皮细胞。悬浮型细胞在培养中悬浮生长。 间充质干细胞MSC基本形态:形态与成纤维细胞类似,细胞在支持物表面呈梭形或不规则三角形生长,细胞中央有卵圆形核,胞质向外伸出2-3 厘米个长短不同的突起。可看到细胞成螺旋状生长。 2.干细胞应用与干细胞调控 干细胞的调控是指给出适当的因子条件,对干细胞的增殖和分化进行调控,使之向指定的方向发展。 2.1内源性调控 干细胞自身有许多调控因子可对外界信号起反应从而调节其增殖和分化,包括调节细胞不对称分裂的蛋白,控制基因表达的核因子等。另外,干细胞在终末分化之前所进行的分裂次数也受到细胞内调控因子的制约。 (1)胞内蛋白对干细胞分裂的调控 干细胞分裂可能产生新的干细胞或分化的功能细胞。这种分化的不对称是由于细胞本身成分的不均等分配和周围环境的作用造成的。细胞的结构蛋白,特别是细胞骨架成分对细胞的发育非常重要。如在果蝇卵巢中,调控干细胞不对称分裂的是一种称为收缩体的细胞器,包含有许多调节蛋白,如膜收缩蛋白和细胞周期素A。收缩体与纺锤体的结合决定了干细胞分裂的部位,从而把维持干细胞性状所必需的成分保留在子代干细胞中。 (2)转录因子的调控 在脊椎动物中,转录因子对干细胞分化的调节非常重要。比如在胚胎干细胞的发生中,转录因子Oct4 是必需的。Oct4 是一种哺乳动物早期胚胎细胞表达的转录因子,它诱导表达的靶基因产物是FGF-4 等生长因子,能够通过生长因子的旁分泌作用调节干细胞以及周围滋养层的进一步分化。Oct4 缺失突变的胚胎只能发育到囊胚期,其内部细胞不能发育成内层细胞团。另外白血病抑制因子(LIF)对培养的小鼠ES 细胞的自我更新有促进作用,而对人的成体干细胞无作用,说明不同种属间的转录调控是不完全一致的。又如Tcf/Lef 转录因子家族对上皮干细胞的分化非常重要。Tcf/Lef 是Wnt 信号通路的中间介质,当与 β-Catenin 形成转录复合物后,促使角质细胞转化为多能状态并分化为毛囊。 2.2外源性调控 除内源性调控外,干细胞的分化还可受到其周围组织及细胞外基质等外源性因素的影响。 (1)分泌因子 间质细胞能够分泌许多因子,维持干细胞的增殖,分化和存活。有两类因子在不同组织甚至不同种属中都发挥重要作用,它们是TGFβ家族和Wnt 信号通路。比如TGF 家族中至少有两个成员能够调节神经嵴干细胞的分化。最近研究发现,胶质细胞衍生的神经营养因子(GDNF)不仅能够促进多种神经元的存活和分化,还对精原细胞的再生和分化有决定作用。GDNF 缺失的小鼠表现为干细胞数量的减少,而GDNF的过度表达导致未分化的精原细胞的累积。Wnts 的作用机制是通过阻止β-Catenin 分解从而激活Tcf/Lef 介导的转录,促进干细胞的分化。比如在线虫卵裂球的分裂中,邻近细胞诱导的Wnt 信号通路能够控制纺锤体的起始点和内胚层的分化。 (2)膜蛋白介导的细胞间的相互作用 有些信号是通过细胞-细胞的直接接触起作用的。β-Catenin 就是一种介导细胞粘附连接的结构成分。除此之外,穿膜蛋白Notch 及其配体Delta 或Jagged 也对干细胞分化有重要影响。在果蝇的感觉器官前

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