当前位置：文档之家 › 骨髓间充质干细胞在软骨组织缺损修复中的研究进展

骨髓间充质干细胞在软骨组织缺损修复中的研究进展

  • 格式：pdf
  • 大小：265.98 KB
  • 文档页数：3

下载文档原格式

  / 3

合集下载

关节软骨组织再生修复技术新进展

关节软骨组织再生修复技术新进展

关节软骨组织再生修复技术新进展关节软骨损伤的修复是一个长期困扰的医学难题，生物移植和组织工程技术的发展为软骨再生修复带来新的希望，利用负载生长因子的特殊可降解软骨支架材料调动内源干细胞来实现软骨组织再生修复的新技术，易于实现产业化操作，也预示着软骨缺损的再生修复治疗一个全新时代的到来。

标签：关节软骨修复；软骨组织工程；滑膜间充质干细胞；可降解生物材料支架软骨组织内无血管，软骨细胞在无血运环境中缺乏迁徙能力。

因此，关节软骨一旦遭到破坏，便很难得到修复。

目前，关节软骨缺损的修复仍缺乏理想有效的方法。

临床上关节病变患者的巨大需求，促使研究者不断探索可行的方法。

1 传统刺激方法促进再生修复1.1 软骨下骨钻孔、软骨磨蚀和微骨折这类方法可使骨髓中的软骨源性、骨源性细胞及细胞因子渗透到软骨损伤区域，促进软骨细胞的分化，产生纤维软骨。

这类方法操作简单，对于小面积软骨损伤的治疗结果在某种意义上相对比较满意，在临床上被广泛应用。

但研究同时表明，软骨磨蚀、骨髓刺激等软骨愈合形成的纤维软骨组织与透明软骨是不同的，不仅机械性能逊色于关节软骨，而且容易退化[1]。

1.2 持续被动运动持续被动运动作为一种促进软骨愈合的辅助手段在临床上广泛运用。

大量的动物实验和临床研究证实，持续被动运动（CPM）能促进较小的软骨全层缺损修复，产生一种在形态上、组织化学上类似透明软骨的组织，但对关节软骨表浅缺损没有明显的修复作用[2]。

1.3 玻璃酸钠注射关节腔内局部注射关节黏弹性补充剂——玻璃酸钠已在临床上得到广泛认可。

其不仅可以提供关节黏弹润滑作用，恢复关节滑液流变学特性，还能产生一系列有益的生物学效应，有助于关节软骨组织的修复。

宋一平等[3]使用关节腔内注射几丁糖治疗骨关节炎近期疗效满意，远期疗效尚待进一步随访，作用机制尚待进一步研究，但从临床上看确有治疗价值。

目前尚未发现治疗修复广泛性关节软骨损伤的有效药物。

2 组织和细胞移植2.1 软骨组织移植软骨组织移植是最直接的软骨修复方法，即取自体健康软骨修剪成合适的形状后再重新植回体内，或以自体软骨膜、异体骨膜移植，或异体骨软骨片移植等，都取得了一定疗效。

骨髓的充质干细胞应用于软骨组织工程研究进展

骨髓的充质干细胞应用于软骨组织工程研究进展
Ｂ ＭＳ Ｃ 的 纯 度会 影 响 其在 组 织 工程 中的 应 用 ，因此 如 何 获 得一 种 效 率 高 的分 离 方 法显 得 尤 其重 要 ，同时探 索 一 种 在 培养 、增 殖过 程 中仍保 持 其 表 型特 征 和生 物 学 功能 的
少 ，患者 避 免 了再次 损 伤 ； ② 可 根 据修 复损 伤 的需 要 将 植
的 产生 。 因此 软 骨组 织 工 程 成 为近 年 来 生物 医学 研 究 的热 点 ，正 日益 受 到 科研 Ｔ作 者 和 临床 医生 的 广泛 关 注 。软 骨 组 织 工 程 包括 种 子 细胞 的选 择 、生 物相 容 性 良好 的支 架 材 料 的应 用和 培养环 境 ３方面 口 ＿ ３ 】 。其 中选 择合 适 的种子 细胞 对 于构 建 组织 工 程 软 骨 至关 重 要 。种 子 细胞 的 研 究 十分 活
向Ｂ ＭＳ Ｃ ｓ
生 长条 件 也尤 其重 要 。 目前 常用 的分 离 方法 有贴 壁筛 选法 、 密 度梯 度离 心 法 、特制 培 养板 筛选法 、免疫 磁珠 分离法 等 。 贴 壁 筛选 法 与 密 度梯 度 离 心法 相 结合 是 目前较 为常 用 的方 法 ； 然 而上 述方法 分离 得到 的细胞 中常包括 多种祖 细胞 ，其 部 分特 征 与 Ｂ ＭＳ Ｃ ｓ 极为 相 似 ，从 而 对研 究 和临 床应 用带 来 定影 响 。Ｇａ ｎ ｅ等利 用骨髓 间充质 干细 胞表 面抗 原 Ｓ Ｓ Ｅ Ａ ． ４
关键词 ：骨髓 间充质干 细胞 ；软 骨组 织工程 ； 分化 ；诱导 因子 中图分类号 ：Ｒ３ １ ８ ． ０ ８ 文献标识码 ：Ｂ ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ３ １ ４ １ ． ２ ０ １ ４ ． ２ ３ ． ０ ２ ０

组织工程修复骨缺损的研究进展

组织工程修复骨缺损的研究进展
创 伤 修 复 的 传 统 模 式 ， 以 少 量 组 织 细 胞 修 复 大 块 能
１ ２ ｈ Ｄ Ｃ ｈ Ｄ Ｃ 作 为 种 子 细 胞 ， 些 年 来 也 ． Ａ Ｓ ｓ Ａ Ｓ ｓ 近
越 来越 成为人 们 关 注 的 焦点 ， 最早 由 Ｚ ｋ等 在 其 ｕ 脂肪 组 织的血 管基 质 片段 中分 离得 到 ， 些 细胞 与 这 来 源 于骨髓 的 间充质 干 细 胞 具 有相 似 的形 态、 疫 免
定 的 微 血 管 复 合 皮 瓣 成 功 的 对 一 老 年 男性 患 者 因 巨
１ 种 子细胞 的来源 与选择
种 子 细胞是 骨 组 织 工 程研 究 中 最基 本 的 环 节 ，
也 是 骨组 织工 程 学研 究 的 热 点 问题 之 一 ， 种子 细胞
应 具 有 取 材 简便 、 瘤 变 、 殖 能 力 强 并 能 耐 受 机 体 无 增 免 疫 等 特 点 。 目前 在 组 织 工 程 领 域 应 用 较 多 的 主 要
解 放 军 医药 杂 志 ２ １ ０ ２年 ８月 第 ２ ４卷 第 ８期 Ｍｅ Ｐ ａｍ Ｊ ｄ＆ ｈｒ
！
． ！ ：！ ｇ ． Ｑ
： ：
懑 撇
组 织 工 程 修 复 骨 缺 损 的研 究 进 展
陈建 常
［ 键 词 ］ 组 织 工 程 ； 复 外科 手 术 ； 再 生 关 修 骨
表 型 以及 多 向 分 化 的 潜 能 ， 于 自体 脂 肪 含 量 丰 富 ， 由
组 织 缺 损 ， 可 按 需 塑 形 达 到 理 想 形 态 ， 实现 创 伤 并 为
修 复及 完美的 生物 学重 建提供 了理论 和方 法 。本 文
就 骨 组 织 工 程 中种 子 细 胞 、 物 支 架 和 细 胞 因 子 共 生

骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的实验研究

骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的实验研究

细胞 外 支 架 构 建 组 织 工 程 软 骨 ， 探 讨 其 在 软 骨 组 织 工程 中 的应 用 。 方 法 ：分 离 兔 Ｂ Ｍ— ＭＳ Ｃ ｓ并进 行 体 外传 代 培 养 。观 察 细 胞 形 态及 其 变化 ， 检 测 免 疫表 型 ｃ Ｄ７ １的 表 达 ； 绘 制 并 比较 不 同代 次 细胞 的 生 长 曲 线 。 传 代 培 养 后 ， 检测第 ２ 、 ３ 、 ４代 Ｂ Ｍ— ＭＳ Ｃ ｓ 的软 骨特 异 性 Ⅱ型 胶 原 （ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｇ ｅ ｎ ｌ Ｉ， Ｃ ｏ １ Ｉ Ｉ ） 的ｒ ｎ Ｒ ＮＡ 的表 达 。取 ６只 新 西 兰 成 年 白兔 ， 随机 分 为 两组 ， Ａ 组 为 单 纯 壳 聚糖 支
论著
骨 髓 间 充 质 干 细 胞 构 建 组 织 工 程 软 骨 修 复 兔 关 节 软 骨 缺 损 的 实 验 研 究
（ １ ． 复旦 大 学 附属 上 海 市第五 人 民 医院骨科 ， 上海
洪 洋 霍建 忠 郭 常安。 陈峥嵘。 董有 海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ； ２ ． 复旦 大 学附属 中 山医院骨 科 ， 上海
中 国临 床 医 学 ２ ０ １ ３ 年 ８ 月 第 ２ Ｏ卷
第 ４ 期
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｌ ｉ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ｉ ｎ ｅ ， ２ ０ １ ３ ． Ｖ ｏ １ ． ２ ０ ， Ｎ ｏ ． ４
４ ５ ７
ｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｒ ｔ ｉ ｌ ａ ｇｅ ｓ ｕ ｐｐ ｏｒ ｔ ｅ ｄ ｂｙ ｃ ｈｉ ｔ ｏｓ ａ ｎ， ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｉ ｔ ｉ ｎ ｃ ａ ｒ ｔ ｉ ｌ ａ ｇｅ ｔ ｉ ｓ ｓ ｕｅ ｅ ｎｇｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ ．Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄｓ ： ＢＭ —

人BMSCs复合载体支架修复软骨缺损的研究进展

人BMSCs复合载体支架修复软骨缺损的研究进展
海南医学２ ０ １ ４年 １ 月第 ２ ５ 卷第 １ 期
Ｈａ ｉ ｎ ａ ｎ Ｍｅ ｄ Ｊ ， Ｊ ａ ｎ ．２ ０ １ ４ ，Ｖｏ １ ． ２ ５ ，Ｎｏ ．１
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ６ ３ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ２ １
由于外伤 、 创伤后慢性损伤 、 退行性变 、 关节退化 等原 因造成 的关节软骨受损在临床上 日 趋 常见 。根 据国际软骨修复协会建立的软骨损伤评价体系 ， 将软 骨损伤按严重程度分为五级 。其 中特别是缺损完全 穿透软骨 ， 到达软骨下骨更是临床难题 。而关节软骨 本身 的再生修 复能力十分微弱“ ， 一旦受损 ， 组织破 坏往往从关节表 面持续延展 的关节深层 。这样继续 发展将导致关节性病变或骨关节炎， 更严重 的晚期只 能进行关节置换治疗口 。以往常用的骨髓刺激技术 、 自体或异体骨软骨移植 、 骨膜软骨膜移植等治疗方法 因存在着纤维化 、 退化或者二期骨化 的问题 ， 都难 以 取得理 想的效果口 】 。组 织 工 程 再 生 医 学 技 术 的 发 展 为其提供了一条新 的思维方向。因此 ， 如何修复软骨 缺 损成 为 目前 组织 工程 研究 的热点 之一 。 组织工程研究 由种子细胞 、 支架材料 、 组织构建 和细胞 生长调节因子 四大基本要素构 成 。 目前软 骨细胞组织工程研究的热点及难点主要包括 ： 寻找理 想的种子细胞及其培养扩增方法、 提供适当的细胞载 体支架及固定方法 和明确各 种细胞 因子的调控机理 并诱 导 种子 细胞 分 化 等 。 １ 种 子 细胞 的选 择 软 骨 再 生 的 潜 在 细胞 源 包 括 ： 同源 软 骨 细胞 、 间 充质干细胞 、 胚胎干细胞和诱导多能干细胞 等。间充 质 干细 胞是 最 常用 的软骨 组织 工 程种 子细 胞 ， 具 有 良 好 的多 向分 化 潜 能和增 值 能力 。它可 以从 骨 髓 、 脐 血 等全身多处组织中分离提取 ， 在一定的诱导条件下能

骨髓间充质干细胞在骨损伤治疗中的应用进展

骨髓间充质干细胞在骨损伤治疗中的应用进展
以为 细胞提供 黏 附及 生长繁 殖的 空间 有利 于组织的再 生［ １ ６
许 多研 究都 表 明 ＭＳ ｓ 合 栽 体 后 的 成 骨 能 力 明 显 优 于 单 用 Ｃ 复 载 体 和 单 用 ＭＳ ｓ 目前 对 支 架 材 料 研 宄较 多的 主要 是 生 物 陶 Ｃ
骨折局部聚集数量 足够的 ＭＳ ｓ然 而， Ｃ， 尽管骨折 周围 内也存在
２ ＭＳ 的 生 物 学 特 性 Ｃｓ
瓷和 可降解高分子有机 材料等 。 ｒｄ ｒ Ｂｕ ｅ 等ｍ］ 将表面覆盖有 骨髓
ＭＳ ｓ 多孔 陶 瓷 支 架植 入 狗 股 骨 缺 损 处 ． 与 单 纯 植 入 陶 瓷 支 Ｃ 的 架相 比 ， 者 获得 更 好 的 效 果 。康 非 吾 等 Ｌ］ 人 骨 生物 衍 生 材 前 ｍ将
骨 化 形 式 ［： 骨 内成 骨和 膜 内成 骨 。 软 骨 内成 骨 先 由 间 充 质 ６软 ］
±３０ 个月 ， ，） 两组差异有显著性 （ Ｐ＜０ ５ ．） ０
３３ 运 用 Ｂ Ｃ 构 建骨组 织工程 骨 由于没 有细胞载 体 ， ＿ ＭＳ ｓ 单
干 细胞 （ ｓｎｈ ｍ ｌ ｔ ｅ ｓ Ｍ Ｃ ） 聚集并 分化 成软 骨细 ｍｅｅｃ ｙ ａ ｓ ｍ ｃｌ ， Ｓ ｓ ｅ ｌ 胞， 形成软 骨组 织 ， 然后 由骨 组 织取代 软 骨组 织 ， 最终 完 成骨
给 予 的 ＭＳ ｓ 以 迁 移 聚 集 到 骨 折 区域 的 血 肿 组 织 内 Ｃ 可
３２ 向骨折部位 直接注射 Ｂ ｃ 由于骨髓 ＭＳ ｓ 集方便 ． ． Ｍｓ Ｃ 采 具有流动性 ． 因此不 少学者采用局部骨髓 注射 的方法来治疗骨 缺损 周志玲等 ｌ 在临床 实践 中通过将 自体骨髓 Ｍ Ｃ 短期浓 １ ５ ］ Ｓｓ 缩分 离纯化 ， ｘ线透视下经皮向骨不连部位注射 ， 并行 简单 有效 的外 固定 ． 治疗骨不连取得 了良好 效果 在他们进行的 １０例骨 ４ 不连 治疗的 临床 实践观察 中， 自体 骨髓 ＭＳ ｓ Ｃ 移植组平均愈合

骨组织工程研究的新进展:修复骨缺损的完美技术

骨组织工程研究的新进展：修复骨缺损的完美技术李凯【摘要】骨组织工程自20世纪80年代诞生以来,取得了飞速的发展,为临床上骨缺损的治疗带来新的希望.纵观骨组织工程研究的二十多年里,其构成的三大要素:种子细胞方面、支架材料方面和组织构建方面都取得了一定的进展.但是距离组织工程骨在临床中正式使用尚有一定距离,有待进一步的研究.本文就目前骨组织工程研究的现状及最新进展作一综述.%Bone tissue engineering has developed rapidly since the 1980s and brought new hope for the treatment of bone defects. Throughout twenty years, the three major elements of bone tissue engineering: seed cells, scaffolds and organizations to build have made great progress. However, there is still certain distance for tissue engineered bone to be used officially in clinic. In this paper, the current status of bone tissue engineering research and the latest developments are reviewed.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2012(009)018【总页数】3页(P15-17)【关键词】骨组织工程;骨缺损;研究进展【作者】李凯【作者单位】哈尔滨医科大学附属第三医院骨科,黑龙江哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】R681.2临床上由于各种原因导致的骨缺损很常见，然而修复骨缺损的惟一方法是通过骨移植来实现。

骨髓间充质干细胞的研究进展

骨髓间充质干细胞的研究进展【关键词】骨髓干细胞骨组织工程学研究内容要紧包括三方面a)种子细胞的研究；b)支架材料的研究；c)组织工程化骨的临床应用。

其中种子细胞是组织工程研究中首要的、最大体的环节。

作为骨组织工程的理想种子细胞，应具有以下特点：a)结构比较简单，是不具有特定性能的原始细胞；b)取材容易，对机体损伤小；c)体外培育增殖能力强；d)可在必然条件下向特定方向转化；e)稳固表达到骨细胞表型；f)植入人体后能继续产生成骨活性；g)无致瘤性［1～2］。

20世纪70年代中期已证明骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem，BMSCs)具有自我增殖能力和分化潜能，且具有来源普遍、取材简单、分化成骨的潜能强等特点，成为目前骨组织工程种子细胞研究的重点。

1 BMSCs体外增殖的生物学特性及培育BMSCs的体外增殖生物学特性干细胞是指那些具有高度增殖和自我更新能力，并能分化为两种以上不同类型组织细胞的细胞；组织干细胞是指发育成熟的个体内具有多向分化潜能的细胞，目前比较明确的能够转化的组织干细胞主若是BMSCs。

对BMSCs的细胞周期研究说明，其大约有20％为静止期细胞，即G0期细胞。

这说明BMSCs具有壮大的增殖能力，每传一代细胞数量就增加2～4倍。

但有文献报导，高度传代(大于25代)的BMSCs中有一部份已经表现出凋亡特性。

BMSCs的体外培育Freiden stein发觉了骨髓培育中有呈纺锤状的少量贴壁细胞，能够分化形成多种中胚层组织，包括：骨、软骨、肌腱、肌肉组织、骨髓基质结缔组织等，这种形成集落的初始骨髓基质细胞被称为成纤维细胞样细胞集落形成单位(Colony forming unit firbroblastic，CFU F)。

Minguell［3］以为BMSCs为存在于骨髓基质中的非造血来源的细胞亚群，Ashton称其为骨髓基质成纤维细胞。

BMSCs对营养条件要求高，而且含量很低，约为％～％，要利用BMSCs就必需实现其体外分离培育及扩增［4］。

间充质干细胞在关节软骨缺损修复中的应用

维普资讯
组织工程与重建外科杂志
２０ ０ ８年 ８月
第 ４卷 第 ４期
Байду номын сангаас
・
２ ３１ ・
・
综 述 ・
间充质 干细 胞 在 关 节 软 骨 缺 损 修 复 中 的应 用
汪 洋 王 友
【 中图 分 类 号 】 Ｑ １、＋ ， ６ １ 【 献 标 识 码 】 Ｂ 【 ８ ３１ １Ｒ ８ 、 ３ 文 文章 编 号 】 １７ － ３４ ２ ０ ）０ － ２ １０ ６ ３ ０ ６ （０ ８－ ４ ０ ３ － ３
而 ， 骨 形 成 的程 度 却 存 在 支架 依 赖 性 １ Ｃ ｌｍａ 软 ９ ｏ ３ ｅ ｎ等Ｐ 究 发 。 研
现 ， ＭＳ ｓ 藻 酸 盐 支 架 上 产 生 的 硫 酸 化 Ｇ Ｇ 比 在 琼 脂 糖 Ｂ Ｃ 在 Ａ 凝胶支架上要多。迄今为止 ， 经有多种支架 结合含 Ｔ Ｆ １ 已 Ｇ 一３ 的 软 骨 培 养 基应 用 于 Ｂ Ｃ ＭＳ ｓ的软 骨 形 成 。在 体 内 实 验 中 ， 是 通过调控 Ｔ Ｆ １ Ｇ 一 ３的释 放 来 诱 导 软 骨 形 成 的 。３ ７℃ ，在 Ｐ Ｓ Ｂ 中 ．含 有 Ｔ Ｆ １ 的 藻 酸 盐 支 架 能 够 持 续 地 释 放 Ｔ Ｆ １ 达 Ｇ 一３ １ Ｇ 一 １ ３ ３ ５ｄ并 诱 导 软 骨 形 成 １ ９ １ 用 基 因疗 法 时 ， 有 Ｔ Ｆ １ 。采 含 Ｇ 一 ２基 因 ３ 的 Ｂ Ｃ 能 够 持 续 表 达 目的 基 因 ４周 以 上 ． 同时 可上 调 Ⅱ ＭＳ ｓ 型 胶 原 和 聚集 蛋 白 聚糖 的 表 达并 促 进软 骨基 质 的 合 成㈣。也 有 学 者 研 究 了 Ｂ Ｃ 在 不 带 有 生 长 因 子 的 支 架 上 （ Ａｌ 、 ＭＳ ｓ Ｈ ｌ ｌ １ Ｐ Ａ 、一 钙 磷 酸 盐 陶 瓷 支 架 【） Ｇ 旧 Ｂ 三 ｔ 向软 骨 细 胞 分 化 的 情 况 。 ｏ １

骨髓间充质干细胞及在软骨组织工程中的研究进展

当于成年 人体细胞总数。 具 有 多 向 分 化 潜 能 是 ＭＳ ｓ最 重 要 的 生 物 学 特 性 ［ Ｃ ４ １ 。 Ｆｉｄｎｔｎ首先证 实了 ＭＳ ｓ ｒ ｅｓｉ ｅ ｅ Ｃ 具有 分化为骨 、 软骨 、 纤维 组织 的
２ 骨髓 间充 质 干细胞 的发 现及 其 生物 学特 性
２１ 骨髓 间充 质 干 细 胞 的发 现 ．
出生后 的骨髓腔 内含 有造血和基质 两大 系统 。前者 由造 血 干细胞及其 分化 的细胞组成 ，后者是一个 组成骨髓基质 的异质
细胞群体 ， 包括成纤维 细胞 、 网状细胞 、 脂肪细胞 等 ， 中含有 多 其
能干细胞 。早在 １ ０年前德 国的 Ｃ ｈ ｈｉ ３ ｏｎ ｅ ｍ首次提 出了骨髓 中含 有一些参与组织损伤修复 的干细胞 的假设『 ８ ９年 ， ｏｊｎ通 １ ６ ］ 。１ Ｇ ｕｏ
２ ２ 代 ０～ ５ 细胞形态 、 生长 曲线、 免疫表 型仍无 明显变化 ， 至此 每 个单 一的 Ｍ Ｃ已大约扩增为 ５５ ０ 个细胞 ；在此 以前未观察 Ｓ ．Ｘ１ｓ
惟 间充质分 布最 广。故问充质细胞可成 为组 织工程组织修 复和
再 建 中重 要 的 来 源 。
到细胞 凋亡特 点 ，但 ２ ０—２ ５代 以后则 出现典 型 的凋亡 表现 。 Ｃ ｌｒ 报道极低密度培养 能保持 Ｍ Ｃ ｏ ｅ 等斟 ｔ Ｓ ｓ的增殖 能力 ，０ ２ｍＬ的 骨髓样本经 ３代 ６周的培养可扩增 ２Ｘ１ ， １ ” 细胞 ， ０ 倍 达 ０ 个 相
代 不改变生 物学特征 、 畏 小 、 抗 跬 组织修复能力强等。因此 ， 在组
这些单个核细胞在经过 ２ － ０ 培养 周期后 ，仍然能保 持其多 ０３ 个 向分化的潜 能。 １８ ， ｗ ｒ首 先将 这种贴壁生长的骨髓单核 ９ ４年 Ｏ ｅ ￣
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内蒙古医学杂志Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍｅｄ Ｊ ２００９年第４１卷第７期
８３１
骨髓间充质干细胞在软骨组织缺损修复中的研究进展
张清林综述，吴一民审校 （内蒙古医学院第二附属医院骨科，内蒙古呼和浩特０１００３０） ［摘要］骨髓间充质干细胞（ＭＳＣｓ）因其具有自我复制和多向分化潜能而成为目前软骨组织工程领域研 究的重点之一。查阅国内外近年有关文献，对近年ＭＳＣｓ诱导分化成软骨的研究成果，从细胞培养的物理条 件、诱导因子的作用及支架材料和基因工程等方面做一综述。 ［关键词］骨髓间充质干细胞；软骨细胞；诱导分化
１
的抗原结合位点进行分选，所得ＭＳＣｓ效率和纯度 较高。贴壁培养法是最早应用的ห้องสมุดไป่ตู้法，虽然用这种 方法分离培养的ＭＳＣｓ细胞纯度较其他方法略有不 足，但由于其操作简单易掌握、不易污染、可多次传 代以获得足够量的细胞、其分化诱导特性不受影响 等优点，成为一种较好的ＭＳＣｓ的分离培养方法。 在国外还建立了另外一种简单、经济、高效的分离 ＭＳＣｓ的方法，即利用一种具有３肛ｍ孔径的塑料培 养皿从骨髓中筛选ＭＳＣｓ，这种方法筛选出来的 ＭＳＣｓ均质性＞９８％，也具有自我增殖和更新及分 化为各种结缔组织的能力［３】。ＭＳＣｓ的抗原表型并 不是单一的，而是兼有内皮、间充质和肌肉细胞特 征。至今尚未发现ＭＳＣｓ的特异性表面标志。Ｌｏｎｇ ＭＷ等【４ Ｊ通过研究发现，它们不表达造血干细胞表 面ＣＤ３４、ＣＤ４５和ＨＬＡ—ＤＲＣ。强表达ＣＤ４４和 ＣＤ２９。在形态学方面，ＭＳＣｓ与骨髓中的成纤维细 胞的形态较相近，因目前ＭＳＣｓ的鉴定主要根据其 形态和培养特性，一般认为ＭＳＣｓ经体外培养其细 胞体积小、呈梭形、核浆比例较大、能传代培养。但 是最可靠的检测方法是其多能的分化特性，另外某 些标记分子如ＣＤ４４、ＣＤ９０、ＣＤ２９等也有助于进一 步认定ＭＳＣｓ细胞。
２
ＭＳＣｓ的分离和培养以及鉴定 目前用于分离骨髓ＭＳＣｓ的方法主要有４
ＭＳＣｓ向软骨组织诱导分化 Ｎｏｂｌｅ等【５ Ｊ于１９９５年首次成功地诱导了ＭＳＣｓ
种【２】。①密度梯度离心法：根据ＭＳＣｓ与其他细胞 的密度不同而采用ＰｅｒｃｏＵ分层液将其分离出来；② 流式细胞仪分选法：根据ＭＳＣｓ细胞体积小、相对 缺少颗粒的特性，利用流式细胞仪对ＭＳＣｓ进行分 选；③贴壁培养法：根据白细胞和造血干细胞是悬 浮生长的，而ＭＳＣｓ具有在塑料组织培养皿中贴壁 生长的特性对其进行分离；④免疫磁珠分选法：根据 ＭＳＣｓ表达的细胞表面标志进行收集或根据其表面
难。人工合成的基质有：聚乳酸（Ｐ队）、聚乙醇酸
（Ｐ（认）及其共聚物。它们为多孔或非编织纤维网结构， 孔径大于１００ １ＴＩ，中空体积达９０％，可以吸附大量细 胞，保证细胞与外界物质交换，具有可降解性，在数月 至数年内可完全被体内组织取代，是ＭＳＣｓ的良好载 体。但存在着细胞亲水性差，材料的降解时间和降解 速率不易控制，存在孔隙率、孔径越大则材料本身机械 强度和可塑性越差的矛盾。此外，材料的降解产物可 能对组织细胞产生影响，引起无菌性炎症反应。 ４组织构建与形成环境 根据种子细胞接种途径与形成环境的不同组织
【中图分类号】Ｒ６８１．３［文献标识码］Ａ【论文编号］１００４．０９５１（２００９）０７—０８３１．０３
软骨病损是临床常见的疾病之一。如由创伤、感 染、自身免疫、肿瘤等因素引起的各种关节表面疾 患，以及儿童骨骺生长板的创伤、早闭、坏死等【１Ｊ。 由于软骨细胞属于增殖能力极弱的终末未分化细 胞，缺乏再生能力，软骨创伤后的修复极为困难，所 以软骨缺损长期以来一直是临床上所面临的难题之 一。近年来随着组织工程技术的出现为软骨缺损的 修复带来了曙光．它通过分离及培养所需的种子细 胞、选择适合的生物支架材料、最后构建组织工程化 软骨到缺损部位而完成治疗目的。目前，常用的用 于修复软骨损伤的种子细胞多为自身软骨细胞，但 有如下缺点：①自体来源的软骨细胞数量有限，随着 年龄增大所获取的软骨细胞数量减少；②取材不方 便，对供体部位造成一定的伤害。这就迫使人们寻 找更为合适的种子细胞。ＭＳＣｓ是存在于骨髓中的 非造血干细胞。在不同诱导条件下具有向成软骨细 胞、成骨细胞、神经细胞等分化的潜能。与软骨细胞 相比其来源不受限，取材方便，对供体损伤小，易于 分离培养，体外增殖能力强，已成为软骨组织工程研 究的热点０现就ＭＳＣｓ在软骨组织缺损修复中的研 究进展作一综述。
细胞密度 胚胎发育过程中软骨形成的最早形态学变化是
间充质细胞间距缩小，细胞间形成紧密接触。细胞 局部聚集是软骨形态发生前的重要步骤。这种细胞 的局部聚集被认为是由细胞与细胞之间的黏附分子 或细胞外基质成分所介导，并可以被细胞间黏附分 子钙黏素所加强。研究发现，通过离心让细胞聚集 成团是诱导向软骨细胞分化的必要条件。高密度培 养加强了细胞间交流，维持软骨细胞的表型，同时可 促进去分化的软骨细胞再分化。去分化的软骨细胞 在高密度培养中可重新获得软骨表型，产生软骨特 有的细胞外基质和典型的Ⅱ型胶原和蛋白多糖［６】。 高密度培养（１×１０６／ｃｍ２）能促进ＭＳＣｓ分化为软骨 细胞，而且能使细胞外基质在一定时间内迅速形成。 ２．２细胞因子 目前发现的具有体内体外促进软骨分化的细胞 因子主要有转化生长因子ｐ（ＴＧＦ—Ｂ）、胰岛素样生 长因子（ＩＧＦ）、骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）、软骨源性发 生蛋白（ｃＤＭＰ）等，诱导因子在骨髓定向分化为软 骨细胞的过程中起到了非常关键的作用。ＴＧＦ—Ｂ 能诱导转化为软骨细胞。同时对软骨细胞的分化和 功能具有双向调节作用。促进未分化或分化早期软 骨细胞合成、增殖、分化及细胞外基质的合成，抑制 成熟软骨细胞的增殖和分化，主要作用于诱导的早 期阶段，一般认为通过其受体激活Ｓｍａｄ传导通路 而启动软骨特异性基因的转录，主要是上调Ⅱ型胶 原的表达与合成［７Ｉ。徐亮等［８】应用ＴＧＦ一８１在体 外成功诱导ＭＳＣｓ向软骨细胞分化。最新研究， ＴＧＦ—Ｂ３和ＴＧＦ—Ｂ４在ＭＳＣｓ向软骨细胞分化过 程中的去分化中起到一定的作用，而ＴＧＦ—Ｂ１和 ＴＧＦ—Ｂ２却没有此作用∽Ｊ。ＢＭＰ属于ＴＧＦ—Ｂ超 家族成员，能诱导组织中的增殖并分化成软骨细胞。 形成软骨组织能使体外培养中已经表现反分化软骨 细胞恢复软骨表现。重新表达软骨细胞特异性物质。 ＢＭＰ一２与ＢＭＰ一９协同诱导骨髓定向软骨分化。 拮抗白细胞介素一１（ＩＬ一１）对分化的抑制作用。 ＢＭＰ一２、６等［１０］则可明显增强聚集蛋白糖（ａｇｇｒｅ． ｃａｎ）的表达与合成。研究表明［１１】，ＢＭＰ一２诱导 ＭＳＣｓ向软骨分化，软骨成分的表达比ＢＭＰ一４、６ 效率更高。ＩＧＦ一１能明显提高ＢＭＰ和ＴＧＦ—Ｂ两 类因子的效能，增强它们的诱导作用，并能维持诱导 后细胞的软骨表型与功能。黄建荣等［１２］用ＩＧＦ一１ 成功在体外诱导ＭＳＣｓ向软骨分化。ＣＤＭＰ是软骨 早期分化的一类诱导因子。在胚胎肢体形成与软骨
向单一的软骨细胞分化，近年来向软骨细胞的导向 分化一直都是研究的热点。在体内环境下，ＭＳＣｓ 可根据体内微环境信号的指令分化为软骨细胞和其 他多种细胞，但这种分化具有随机性，且分化效率很 低，同时体内环境的复杂性、研究个体的差异性都限 制了ＭＳＣｓ向软骨细胞分化的研究。在此条件下， 对ＭＳＣｓ向软骨细胞分化的研究逐渐转向体外，大
ＯＳｔｅＯ—ｇｅｎｉｅ
ｇｒｏｗｔｈｆａｃｔｏｒ［Ｊ］．ＣｌｉｎＩｎｖｅｓ＇ｄｇａｔｉｏｎ，１９９５，９５：８８１—８８７．
［ａＺ】 【６】 【５】
ｆｒｏｍ
ｈｔｕｍｎ ｂｏｎｅ ｍａｒｒｏｗ［Ｊ］．Ｓｔｅｍ Ｃｅｌｌｓ，２００１１，２０：６７—７１． Ｍｗ，Ｒｏｂｉｓｏｎ ＪＡ，Ａｓｈｅｒｓｔｔ ＥＡ．ｅｔ ａ１．Ｒ瞎ｕｌ撕∞ｏｆ ｈｕｍａｎ
【４】ｌ
ｏｎｇ
ｂｏｎｅ
ｎｍｎ州一ｄｅｒｉｖｅｄ
ｏｓｔｅｏｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒ
ｃｅｌｌｓ ｂｙ
万方数据
内蒙古医学杂志Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍｅｄ Ｊ ２００９年第４１卷第７期
８３３
构建主要有三种方式。①体内构建：ＭＳＣｓ与生物 材料复合后软骨组织尚未完全形成成熟时即植入体 内；②体外构建：在体外模拟体内环境，应用生物反 应器形成软骨组织【１８１；③原位组织构建：单纯植入 生物材料支架与体内缺损部位，依靠周围组织细胞 迁移并黏附于生物材料支架，只适用于较小的组织 缺损修复。然而植入环境对组织构建的影响也是至 关重要的。机体微环境是一个极其复杂的因素，包括 了机体维持体内酸碱平衡的能力、营养供应、代谢产 物的清除和各种生长因子的提供。其中各种生长因 子的提供已成为构建组织工程化软骨的一个关键因 素。现代软骨组织工程学的一个重要任务就是在构 建细胞一基质复合工程骨或单纯填充支架材料的基 础上，人为施加或补充各种关键的成软骨生长因子。 为此采取的策略有：①释放编码生长因子的ＤＮＡ 转染宿主细胞；②基因转染离体细胞并使之在宿主 体内表达相关因子；③在修复部位直接添加生长因 子；④应用控释技术使载体包含的生长因子在体内 缓慢释放，在一段时间内持续发挥作用。Ｆａｎ等将 携带ＴＧＦ一阻微球的水凝胶一软骨素一透明质酸 多孔支架复合自体骨髓基质干细胞培养后成功修复 兔全层关节软骨缺损。霍建忠等［１９】利用壳聚糖负 载ＴＧＦ一阻基因修饰后ＭＳＣＡｓ构建新型组织工程 软骨培养体系成功修复兔膝关节软骨缺损。 ５问题及展望 对ＭＳＣｓ及其在软骨组织工程方面的研究虽已 取得了很大的进展。但该领域的研究尚处于探索阶 段，以下问题有待解决。①如何获得纯的ＭＳＣｓ。有 待对ＭＳＣｓ分化各阶段细胞标志物的进一步研究。 ②ＭＳＣ，ｓ的增殖分化的控制需要合适的条件，如何 既控制ＭＳＣｓ增殖，又避免形成肿瘤，还有待进一步 研究。③如何促进ＭＳＣｓ与理想材料相容生长并成 软骨也是今后软骨组织工程研究的重要方面。④如 何完善转基因技术，使转染后的靶细胞具有更大的 生物效应，无疑又是今后研究的一个重要方面。 总之，由于骨髓基质千细胞可在体外控制培养
万方数据
８３２
内蒙古医学杂志Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｍｅｄ Ｊ ２００９年第４１卷第７期
量实验研究表明，可以通过改变细胞密度、加入细胞 因子以及提供适宜的培养条件来促进ＭＳＣｓ向软骨 细胞的分化。