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脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素干预细胞生物学活性的变化

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中国组织工程研究 第19卷 第50期 2015–12–03出版Chinese Journal of Tissue Engineering Research December 3, 2015 Vol.19, No.50P .O. Box 10002, Shenyang 110180 8072www.CRTER.org路坦，男，1982年生，河南省林州市人，汉族，在读博士，主治医师，主要从事脊柱骨关节外科和组织工程研究。

中图分类号:R394.2 文献标识码:A 文章编号:2095-4344 (2015)50-08072-05 稿件接受：2015-10-16 Lu Tan, Studying for doctorate, Attending physician, Department of Orthopeadic Surgery, the First affiliated Hospital of Xinxiang Medical University, Weihui 453100, Henan Province, ChinaAccepted: 2015-10-16脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素干预细胞生物学活性的变化路 坦1，尉 娜2，张 超1，董玉珍1(1新乡医学院第一附属医院骨外科，河南省卫辉市 453100；2新乡医学院第三附属医院神经内二科，河南省新乡市 453003)文章亮点：1 脂肪来源干细胞成功向成骨细胞分化，对于获得的成骨细胞进行鉴定。

2 将褪黑素作用于脂肪干细胞成骨分化后的细胞，避免了褪黑素对干细胞向其他细胞分化的干扰。

3 褪黑素能促进脂肪来源干细胞成骨分化后细胞增殖及碱性磷酸酶活性表达，有利于骨缺损的修复，具有一定的创新性。

关键词：干细胞；脂肪干细胞；褪黑素；脂肪来源干细胞；成骨分化；成骨细胞；碱性磷酸酶 主题词：干细胞；脂肪组织；细胞分化；成骨细胞；褪黑激素；组织工程 基金资助：2015年度新乡市科技发展计划项目(15SF27)摘要背景：研究表明褪黑素能促进脂肪来源干细胞向神经元转化，但对脂肪来源干细胞成骨分化后细胞的作用报道较少。

目的：观察脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素对成骨分化后细胞生物学活性的影响。

方法：①取昆明种小鼠附睾处脂肪利用Ⅰ型胶原酶消化法和差速贴壁法获取、纯化脂肪来源干细胞，应用CD44免疫组化染色对细胞进行鉴定。

②取第2代脂肪来源干细胞，加入成骨诱导培养基培养，行碱性磷酸酶染色和von Kossa 法检测细胞分化情况。

③取成骨诱导后的细胞，加入不同浓度的褪黑素，利用MTT 法检测24，48 h 时细胞增殖情况。

④取成骨诱导后的细胞，加入最佳浓度的褪黑素，分别检测加入药物3，6 d 时的碱性磷酸酶活性。

结果与结论：①接种48 h 后大多数细胞贴壁，接种后4 d 细胞呈现多种细胞形态，并形成大小不一的细胞集落，传代后的细胞形态趋于稳定，均称长梭型，培养细胞CD44呈阳性表达，阳性颗粒位于胞膜，呈棕黄色。

②成骨诱导后的细胞应用von Kossa 法染色呈阳性，黑色沉积物在细胞外的基质中呈网格状分布；碱性磷酸酶染色呈阳性，细胞内可见棕黑色颗粒。

③在24 h 和48 h 时间点，1，10，100 μmol/L 组的吸光度值明显大于空白组(P < 0.05)，选择这3个浓度作为最佳的褪黑素浓度。

④各组成骨诱导后细胞内碱性磷酸酶活性随时间延长明显增加，差异有显著性意义(P < 0.05)。

褪黑素组(1，10，100 μmol/L)在3 d 时的碱性磷酸酶活性与空白组相比无明显差异(P > 0.05)，在6 d 时较空白组明显增加(P < 0.05)。

提示褪黑素可以增强脂肪来源干细胞成骨分化后细胞增殖，并提高细胞内碱性磷酸酶活性。

路坦，尉娜，张超，董玉珍. 脂肪来源干细胞向成骨分化及褪黑素干预细胞生物学活性的变化[J].中国组织工程研究，2015，19(50):8072-8076. doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.50.007Osteogenic differentiation of adipose-derived stem cells and the effect of melatonin on the bio-viability of differentiated cellsLu Tan 1, Wei Na 2, Zhang Chao 1, Dong Yu-zhen 1 (1Department of Orthopeadic Surgery, the First affiliated Hospital of Xinxiang Medical University, Weihui 453100, Henan Province, China; 2Second Department of Neurology, the Third Affiliated Hospital of Xinxiang Medical University, Xinxiang 453003, Henan Province, China)AbstractBACKGROUND: Studies have indicated that melatonin can promote the differentiation of adipose-derived stem cells into neurons, and the effect of melatonin on the osteoblasts form adipose-derived stem cells is rarely reported.OBJECTIVE: To observe the osteogenic differentiation of adipose-derived stem cells and the effect of melatonin on the bio-viability of differentiated cells.METHODS: (1) Adipose-derived stem cells were isolated and purified from the inguinal fat of Kunming mice by type I collagenase digestion and differential adhesion method, respectively. Immunohistochemical staining of CD44 was used as a quality control. (2) Osteogenic induction medium was added to induce osteogenicdifferentiation of passage 2 adipose-derived stem cells. Alkaline phosphatase staining and von Kossa method were combined to evaluate differentiation condition. (3) Melatonin at variable concentrations was added to treat mature osteocytes originated from adipose-derived stem cells and MTT was applied to determine their viability at 24 and 48 hours after culture respectively to find out optimal condition of melatonin treatment. (4) Melatonin at the optimal concentration was used to treat differentiated cells and detect alkaline phosphatase activity after 3 days and 6 days respectively.RESULTS AND CONCLUSION: (1) After seeding for 48 hours, most cells were adherent, and after 4 days, the cells displayed multiple shapes and colonies of different sizes formed. After subculture, cell morphology homogenized as spindle shape. Cells positive for CD44 were brownish yellow, and localized mainly on the cell membrane. (2) Differentiated cells were positive for von Kossa staining and black sediments scattered in the extracellular matrix. Alkaline phosphatase expressed positively, and brown-black particles, appeared within cells. (3) Melatonin supplement improved the viability of differentiated cells; and 1, 10 and 100 μmol/L was observed as the optimal concentrations both at 24 and 48 hours. (4) The intracellular alkaline phosphatatse activity was increased with time in all the groups (P <0.05). Compared with the blank group, the intracellular alkaline phosphatase activity in Melatonin groups (1, 10 and 100 μmol/L) had no changes at 3 days, but significantly increased at 6 days (P < 0.05). These findings indicate that melatonin can enhance the proliferation of osteocytes differentiated from adipose-derived stem cells, and improve the activity of intracellular alkaline phosphatase.Subject headings: Stem Cells; Adipose Tissue; Cell Differentiation; Osteoblasts; Melatonin; Tissue Engineering Funding: the Scientific Development Plan of Xinxiang City in 2015, No. 15SF27Lu T, Wei N, Zhang C, Dong YZ. Osteogenic differentiation of adipose-derived stem cells and the effect of melatonin on the bio-viability of differentiated cells. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2015;19(50):8072-8076.0 引言 Introduction骨科常见疾病如骨折、骨肿瘤、骨结核等均能造成骨质缺损，常常需要植骨治疗，取大量自体骨损伤较大，且植骨存在着不融合的可能性，如何治疗骨缺损和提高植骨融合率一直困扰着患者和广大临床医生。

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脂肪干细胞及其向成骨细胞分化的调控机制

脂肪干细胞及其向成骨细胞分化的调控机制

脂肪干细胞及其向成骨细胞分化的调控机制唐宇欣;金晗;史册;朱阳;王丹丹;王贺;林崇韬;孙宏晨【期刊名称】《国际口腔医学杂志》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】脂肪组织中除含有脂肪细胞、结缔组织基质、神经组织、血管组织和免疫细胞外，还存在多能干细胞，其具有向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞、肌细胞、内皮细胞、造血细胞、肝细胞和神经元细胞分化的潜能。

此外，脂肪组织可分泌脂联蛋白、瘦蛋白、抵抗蛋白和肿瘤坏死因子等多肽物质，其中，瘦蛋白具有调解成骨和成脂分化信号转导通路的功能，既可增加细胞增殖和成骨分化能力以及矿化结节的数量，还可阻止细胞成脂分化。

成骨细胞在分化过程中表达核心结合因子-α1、成骨细胞特异性转录因子、1型胶原、碱性磷酸酶、骨钙蛋白、骨桥蛋白和骨涎蛋白等细胞外基质蛋白和成骨相关因子，观察这些标志性基因的表达，可了解干细胞向成骨细胞分化成熟的状态。

目前用于提高脂肪干细胞成骨分化能力的方法主要有外源性因子、基因工程技术和物理方法，也有学者利用生物力学方法对脂肪干细胞向成骨细胞分化进行调控。

随着对脂肪干细胞不断深入的研究，可为骨缺损的修复带来极具意义的变化。

%In addition to containing some fat cells, connective tissue matrix, nerve tissues, blood vessels, and immune cells in adipose tissue, some multipotent s tem cells have the potential of fat cells, osteoblasts, cartilage cells, muscle cell s, endothelial cells, hematopoietic cells, liver cells, and neuronal cell differenti ation. Adipose tissues can secrete polypeptide materials, such as adiponectin proteins, leptin, resistance proteins, and tumor necrosis factor. Leptins can mediate signal transduction between osteogenesis and adipogenic differentiat ion, thereby enhancing cell proliferation, osteogenetic differentiation ability, and mineralized nodule number. Leptins can also prevent cells from differenti ating into adipocytes. The differentiation process of osteogenesis produces e xtracellular matrix proteins and osteogenesis-related factors, such as core factor-α1, o steoblast-specific transcription factor, collagen type 1, alkaline phosphatase, osteocalcin, bone sialoprotein,and osteopontin. By determining the gene expression patterns, the mature st ate of osteoblast differentiation of stem cells can be investigated. Exogenous factor regulation, gene engineering regulation, and physical methods have b een used to improvethe osteogenetic differentiation ability of adipose stem c ells. In addition, some researchers have employed the method of biomechani cs. Detailed research on adipose stem cells can provide useful insights into bo ne defect repair.【总页数】6页(P418-423)【作者】唐宇欣;金晗;史册;朱阳;王丹丹;王贺;林崇韬;孙宏晨【作者单位】吉林大学口腔医院病理科;吉林大学口腔医院病理科;吉林大学口腔医院病理科;吉林大学口腔医院病理科;吉林大学口腔医院病理科;吉林大学口腔医院病理科;牙周科长春130021;吉林大学口腔医院病理科【正文语种】中文【中图分类】Q256【相关文献】1.骨髓脂肪细胞与成骨细胞分化的信号转导调控机制 [J], 崔云英;田京2.lncRNA和Hippo-YAP通路调控脂肪干细胞成骨分化机制的研究进展 [J], 李军最;黄克;李兴艳;李林;马鸳霞3.RNA联合信号通路调控脂肪干细胞分化的机制研究分析 [J], 李军最;马鸳霞;黄克;李林;李兴艳;张波;胡敏;梁红锁;蔡敏;杜勇军4.miR-95-5p靶向BMP2调控脂肪干细胞成骨分化的作用及机制 [J], 孟祥伟;郑峰5.lncRNA ANCR调节骨质疏松大鼠脂肪源性干细胞分化成骨细胞及对Wnt信号通路的作用机制 [J], 史正亮;张华;范志勇;宋永周;李身泰;李秋童;马维因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的影响及机制研究

褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的影响及机制研究

褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的影响及机制研究褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的影响及机制研究引言：干细胞的研究是当代生物学研究的热点之一，尤其是干细胞在组织再生和修复方面的应用前景广阔。

牙髓干细胞被广泛认为是一种具有多向分化潜能的干细胞，具备巨大的临床应用潜力。

而褪黑素作为一种被普遍使用的激素，近年来有人开始关注其在干细胞增殖和成骨分化方面的作用。

本文旨在探讨褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的影响及机制。

材料与方法：1. 实验组：选择人牙髓干细胞进行实验。

2. 分组：将实验组分为对照组和实验组，实验组给予不同浓度的褪黑素处理。

3. 观察指标：观察细胞增殖情况和成骨分化能力，并进行相应的分析比较。

结果：1. 褪黑素能够促进人牙髓干细胞的增殖。

通过细胞计数和增殖指标的测定，发现实验组的细胞增殖能力明显高于对照组。

2. 褪黑素能够诱导人牙髓干细胞向成骨分化方向发展。

通过ALP染色和骨钙素的检测，发现实验组的成骨分化能力显著增强。

讨论：1. 褪黑素通过调节内源性干细胞增殖相关基因，促进人牙髓干细胞的增殖。

研究发现，褪黑素能够上调干细胞增殖相关基因的表达，如增殖细胞核抗原(PCNA)和细胞周期蛋白D1(Cyclin D1)，从而刺激细胞增殖。

2. 褪黑素通过调节Wnt/β-catenin信号通路来促进人牙髓干细胞的成骨分化。

研究发现，褪黑素能够促进Wnt/β-catenin信号通路的活化，进而上调成骨相关基因的表达，如碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(Osteocalcin)，从而促进人牙髓干细胞向成骨分化方向发展。

结论：本研究证实了褪黑素对人牙髓干细胞增殖和成骨分化的促进作用。

褪黑素通过调节内源性干细胞增殖相关基因和Wnt/β-catenin信号通路来实现其作用。

这一研究有望为牙髓干细胞的临床应用提供新的思路和方法，为牙髓干细胞在组织再生和修复方面的应用提供新的策略。

然而，褪黑素在干细胞增殖和成骨分化方面的具体机制仍需进一步研究和探索研究结果表明，褪黑素可以通过调节内源性干细胞增殖相关基因和Wnt/β-catenin信号通路来促进人牙髓干细胞的增殖和成骨分化能力。

人骨髓间充质干细胞来源的脂肪细胞抑制成骨细胞分化的机制研究

人骨髓间充质干细胞来源的脂肪细胞抑制成骨细胞分化的机制研究

人骨髓间充质干细胞来源的脂肪细胞抑制成骨细胞分化的机制研究一、本文概述随着再生医学和细胞治疗领域的快速发展，人骨髓间充质干细胞（hMSCs）已成为组织工程和细胞治疗的重要细胞来源。

这些细胞具有多向分化潜能，可以分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞等多种细胞类型。

然而，在分化过程中，hMSCs往往倾向于向一种特定的细胞类型分化，而忽视了其他潜在的分化方向。

因此，了解hMSCs分化过程的调控机制，尤其是如何调控其向脂肪细胞和成骨细胞的分化，对于优化组织工程和细胞治疗的效果具有重要意义。

本文旨在深入研究人骨髓间充质干细胞来源的脂肪细胞抑制成骨细胞分化的机制。

我们将首先概述hMSCs的基本生物学特性以及其在体内外的分化潜能。

接着，我们将重点探讨脂肪细胞和成骨细胞分化过程中的关键信号通路和转录因子，并分析它们之间的相互作用和调控关系。

我们还将利用体外实验模型，研究脂肪细胞对成骨细胞分化的直接影响，以及潜在的调控分子和信号通路。

通过本文的研究，我们期望能够深入理解hMSCs分化过程中的调控机制，为优化组织工程和细胞治疗提供新的思路和策略。

我们也期望这些研究成果能够为相关领域的学者和从业者提供有价值的参考和借鉴。

二、材料与方法人骨髓间充质干细胞（hMSCs）从健康的志愿者骨髓中分离并经过标准流程进行培养和鉴定。

所有志愿者在参与研究前都签署了知情同意书，且研究过程符合伦理委员会的规定。

成骨诱导培养基、脂肪诱导培养基、RT-PCR试剂盒、Western Blot 试剂盒、细胞增殖和分化检测试剂盒等。

细胞培养箱、倒置显微镜、实时定量PCR仪、凝胶成像系统、Western Blot电泳及转膜设备、流式细胞仪等。

hMSCs在标准条件下进行培养，待细胞达到80%融合度时，分别用成骨诱导培养基和脂肪诱导培养基进行诱导分化，观察细胞分化情况。

收集不同诱导时间点的细胞，提取总RNA，反转录为cDNA，然后进行实时定量PCR，检测成骨和脂肪分化相关基因的表达情况。

人脂肪干细胞的生物学特性及分化研究

人脂肪干细胞的生物学特性及分化研究

人脂肪干细胞的生物学特性及分化研究
人脂肪干细胞是从人体脂肪组织中分离得到的未分化多能干细胞，拥有自我复制和多
向分化的潜能。

其具有多种生物学特性，包括：
1.自我更新：脂肪干细胞具有自我更新功能，可以复制更多相同的干细胞，维持其种
群的存在。

2.多向分化：脂肪干细胞可以分化为多种不同的细胞类型，包括成骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞、神经细胞等。

3.增殖能力：脂肪干细胞具有较强的增殖能力，可以快速扩增，为后续的细胞治疗提
供足够的细胞数量。

4.成活率高：脂肪干细胞具有高成活率，可以在移植后长期存活并发挥其功能。

除了以上生物学特性，脂肪干细胞的分化研究也是目前生物医学领域的热点之一。

通
过诱导脂肪干细胞分化为特定的细胞类型，可以为组织修复和再生治疗提供新的可能性。

例如，研究发现将脂肪干细胞进行软骨分化后，可以用于治疗关节软骨损伤或疾病。

脂肪干细胞通过向软骨细胞分化并成为新生软骨，为治疗提供了新的选择。

此外，脂肪干
细胞还可以通过向成骨细胞分化，促进骨组织再生和修复。

总之，人脂肪干细胞具有多种生物学特性和分化潜能，其应用在组织修复和再生治疗
等领域具有广阔的前景。