骨髓间充质干细胞详解

骨髓间充质干细胞成骨分化的研究进展1. MSCs成骨分化途径的调控机制：多种信号通路参与了MSCs的成骨分化，特别是BMP (bone morphogenetic protein) 信号通路、Wnt/β-catenin 信号通路、TGF-β (transforming growth factor-beta) 信号通路等。

这些信号通路可以通过调控一系列关键性转录因子例如Runx2 (runt-related transcription factor 2)、Osx (osterix) 和Ocn (osteocalcin)等，来促进MSCs向成骨细胞分化。

2. MiRNA 调控MSCs成骨分化：近年来，研究发现MicroRNA (miRNA) 在调控MSCs成骨分化中起着重要作用。

例如，miR-2861 可以通过靶向抑制MEKK2 (mitogen-activated protein kinase kinase kinase 2) 来促进MSCs的成骨分化。

此外，miR-125b 可以通过调控Smurf1 (SMAD specific E3 ubiquitin protein ligase 1) 表达来抑制MSCs的成骨分化。

3.MSCs与激素调控成骨分化：激素对于MSCs的成骨分化也具有重要影响。

例如，雌激素通过与雌激素受体结合，可以促进MSCs向成骨细胞分化，并抑制骨吸收。

此外，研究还发现糖皮质激素会抑制MSCs成骨分化并诱导MSCs向脂肪分化。

4. MSCs与骨组织工程：越来越多的研究开始将MSCs应用于骨组织工程中，通过将MSCs和多种生物材料结合，可以制造出用于骨缺损修复的生物人工骨。

例如，Makino等人成功地利用MSCs和羟基磷灰石（HA）复合材料构建了能够促进骨骼再生的生物人工骨。

此外，MSCs与多肽纳米材料的结合也显示出了巨大的应用潜力。

5.MSCs与骨性疾病的治疗：由于MSCs具有分化为成骨细胞的潜能，并能产生一系列促进骨骼再生的细胞因子，因此MSCs也被广泛应用于骨性疾病的治疗。

骨髓造血干细胞的分类骨髓造血干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞，它们在人体内起着至关重要的作用。

根据其分化能力和功能特点的不同，骨髓造血干细胞可以分为多个分类。

本文将介绍骨髓造血干细胞的主要分类及其特点。

1. 多能造血干细胞（multipotent hematopoietic stem cells）多能造血干细胞是骨髓中最早出现的干细胞种类，也是最原始的造血干细胞。

它们具有自我更新能力，可以不断分化为各种成熟的血细胞系列，包括红细胞、白细胞和血小板。

多能造血干细胞在造血过程中起着至关重要的作用，能够维持骨髓内各种血细胞的正常水平。

2. 淋巴造血干细胞（lymphoid stem cells）淋巴造血干细胞是一类具有淋巴细胞分化潜能的骨髓干细胞。

它们主要分化为T淋巴细胞、B淋巴细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）。

T淋巴细胞和B淋巴细胞是免疫系统中的重要成分，参与体内的免疫应答和免疫记忆的形成。

自然杀伤细胞则具有直接杀伤肿瘤细胞和感染细胞的功能。

3. 髓样造血干细胞（myeloid stem cells）髓样造血干细胞是一类具有髓样细胞系分化潜能的骨髓干细胞。

它们主要分化为红细胞、粒细胞、巨噬细胞、单核细胞和血小板。

红细胞携带氧气和二氧化碳，粒细胞和巨噬细胞参与机体的免疫防御，单核细胞具有巨噬细胞和树突状细胞的功能，血小板参与血液凝固过程。

4. 间充质干细胞（mesenchymal stem cells）间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的干细胞，来源于骨髓或其他组织。

它们可以分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等多种成分，参与骨骼和结缔组织的形成和修复。

间充质干细胞具有免疫调节和抗炎作用，在医学领域中有广泛的应用前景。

5. 血管内皮祖细胞（endothelial progenitor cells）血管内皮祖细胞是一类具有分化为内皮细胞潜能的骨髓干细胞。

它们可以分化为血管内皮细胞，参与新血管的形成和修复。

骨髓间质干细胞成软骨诱导分化实验原理
软骨的破坏、缺失是包括骨关节炎（osteoarthritis，OA）在内的多种骨科疾病的重要病理改变。

由于软骨特殊的解剖及组织特性，如缺乏血管和淋巴管的分布，使得其自我修复能力异常不足，因此通过人工方法修复软骨破坏具有重要临床意义。

近年来，随着间充质干细胞的发现和研究深入，其来源广泛、良好的增殖能力、多分化潜能、与各种3D支架材料具有良好的生物相容性等特性，使得其在软骨修复应用中具有令人期待的潜力。

MSC成软骨分化的过程：MSC首先收回其突起，聚集成团，这个团中间的细胞经分裂分化转变成一种大而圆的细胞，即成软骨细胞；成软骨细胞产生基质和纤维（主要为II型胶原蛋白），当基质的量增加到一定程度时，成软骨细胞被分隔在陷窝内，分化为成熟的软骨细胞。

体外诱导成软骨分化的鉴定主要围绕成软骨的标志物——II型胶原蛋白来进行，包括通过免疫组化、Westernblot检测II型胶原蛋白的表达和RT-PCR检测II型胶原蛋白的mRNA的表达，不同的角度进行鉴定；而甲苯胺蓝则主要检测成软骨细胞内酸性粘多糖。

下图是骨髓间充质干细胞的成软骨分化诱导图，可以看到软骨细胞埋藏在软骨间质内，它所存在的部位为一小腔，称为软骨陷窝（cartilage lacuna）。

骨髓间充质干细胞研究与应用概况于雷;高俊玲【摘要】骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal cells,BMSCs)是当下热点研究对象之一。

1867年德国病理学家Cohnheim教授[1]在研究创口愈合过程中发现骨髓中存在一种非造血系统的多潜能细胞,但研究因为条件原因未能深入。

后来有研究者[2]在20世纪60年代开展一系列开创性研究,发现从骨髓中分离得到长梭状、成纤维细胞样的细胞群,在塑料培养皿中呈集落样贴壁生长;1987年,又发现这种骨髓单核细胞可在一定的条件下分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。

培养增殖二十代后仍保有其多向分化的潜能。

于是把这种多能细胞称为间充质干细胞(mesenchyma stem cell,MSC)。

【期刊名称】《华北理工大学学报：医学版》【年(卷),期】2018(020)002【总页数】5页(P164-168)【关键词】骨髓间充质干细胞;肺纤维化;缺血性脑卒中【作者】于雷;高俊玲【作者单位】[1]华北理工大学基础医学院,河北唐山063000;[1]华北理工大学基础医学院,河北唐山063000;【正文语种】中文【中图分类】R329.2骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal cells，BMSCs)是当下热点研究对象之一。

1867年德国病理学家Cohnheim教授[1]在研究创口愈合过程中发现骨髓中存在一种非造血系统的多潜能细胞，但研究因为条件原因未能深入。

后来有研究者[2]在20世纪60年代开展一系列开创性研究，发现从骨髓中分离得到长梭状、成纤维细胞样的细胞群，在塑料培养皿中呈集落样贴壁生长；1987年，又发现这种骨髓单核细胞可在一定的条件下分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。

培养增殖二十代后仍保有其多向分化的潜能。

于是把这种多能细胞称为间充质干细胞(mesenchyma stem cell，MSC)。

大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）的分离与鉴定大鼠骨髓间充质干细胞（BMSC）的分离与鉴定材料试剂(一)主要设备和产地1.手术器械上海手术器械厂2.台式水平离心机Eppendorf，5810R德国3.Nanopure超纯水仪日本SANYO公司4.AA一200型电子天平美国Denver Instrumol/Lent公司5.低温高速离心机ThermoForma公司6.90一2型磁力搅拌器上海沪西分析仪器厂7.电动匀速垂直转轮上海沪西分析仪器厂8.微量移液枪德国Eppendorf公司9.烧杯、容量瓶上海实生公司10.全自动酶标光度仪美国Bio-Rad公司11.6cm/10cm细胞培养皿美国Conring12.2mL冻存管、细胞冷冻储存器美国Conring13.低温高速离心机ThermoForma公司产品14.YJ-875超净工作台苏州工业园区三兴净化科技有限公司15.C02培养箱3111型美国Thermo Forma公司16.CK40-F200型倒置显微镜日本Olympus公司17.10ml注射器美国BD公司(二)试剂和材料1.谷氨酰胺(L-Glutamine)美国Hyclone公司2.75%消毒酒精上海生工3.肝素美国sigma公司4.胰蛋白酶美国Amresco公司5.胎牛血清美国Gibco公司6.α-MEM培养液美国Hyclone公司7.5-6周龄SD大鼠上海斯莱克实验动物有限公司8.Percoll细胞分离液美国GE公司9.DMSO(细胞培养级)美国Sigma公司Rat BMSC的分离与培养分离颈椎脱臼法处死大鼠，75%酒精中浸泡5分钟，超级工作台内依次取下大鼠两条胫骨及两条股骨。

用手术器械将长骨上附着的肌肉组织尽量去除干净，整个过程保持无菌。

用剪刀剪去长骨两端，10ml注射器吸取加入肝素的完全培养液（10%FBSα-MEM），从长骨一端开口处注入，将骨髓腔内的细胞出入到50ml离心管内，直至长骨冲洗的发白，认为骨髓腔内的细胞都被吹入离心管内。

骨髓间充质干细胞成软骨分化机制研究进展张佳瑶同济大学口腔医学院·同济大学附属口腔医院修复科，上海牙组织修复与再生工程技术研究中心 200072刘玛丽浙江杭州师范大学 310000摘要：近年来，随着我国科技实力的不断增强，骨组织工程飞速发展，为骨修复带来了全新的期盼。

骨髓间充质干细胞是骨组织工程中的种子细胞，通过诱导骨髓间充质干细胞定向分化为软骨细胞能够有效治疗骨关节炎、软骨缺损等疾病，由于骨髓间充质干细胞在分化过程中不仅涉及众多信号通路，并且还会受到蛋白质、药物、RNA以及基因等多种因素的影响，因此，为进一步提升骨髓间充质干细胞在科学研究和临床中的应用效果，本篇文章将依据国内外的相关研究，对骨髓间充质干细胞成软骨分化机制的研究进展展开综述。

关键词：骨髓间充质干细胞；软骨细胞；分化机制引言：骨髓间充质干细胞是一种尚未分化充分的类中胚层细胞，具有多向分化潜能，能够在特定的条件下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、心肌细胞以及神经元等[1-5]。

由于骨髓间充质干细胞取材方便、对身体损伤小并免疫原性相对较低，所以，它在组织工程学中的应用非常广泛，是骨组织工程中不可或缺的种子细胞。

近年来，随着我国人口老龄化的加剧，软骨病变、骨关节炎等疾病的发病率显著提升，对广大老年人群的机体健康和日常生活造成了严重的影响。

软骨组织主要由细胞外基质和软骨细胞共同组成，属于一种结缔组织，由于该组织内缺少血管和神经支配，一般无法自我再生，再加之软骨细胞的增殖能力也非常薄弱，所以，软骨损伤通常无法自我修复，如何有效治疗软骨相关疾病一直深受医学界的关注。

随着骨组织工程的高速发展，诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化在治疗软骨病变、骨关节炎等疾病中的优势作用日益凸显，但是，由于骨髓间充质干细胞成软骨在分化过程中很容易因发生肥大变性而生成纤维软骨，从而导致治疗陷入中断或者失败，故此，总结分析骨髓间充质干细胞成软骨分化机制的研究进展对于相关科学研究及临床治疗具有重要意义[6-10]。

四种骨细胞的功能骨细胞是构成骨组织的主要细胞类型，主要包括成骨细胞（osteoblasts）、骨吸收细胞（osteoclasts）、骨上皮细胞（osteocytes）和骨髓间充质细胞（bone marrow stromal cells）。

每种骨细胞在骨体内具有不同的功能和特点。

1. 成骨细胞（osteoblasts）成骨细胞是骨骼生长和修复的关键细胞，它们负责合成和沉积由胶原蛋白构成的骨基质，并沉积骨矿盐，使骨组织增强和变硬。

成骨细胞是由骨髓间充质干细胞分化而来，这个过程被称为骨形成。

成骨细胞主要分布在骨组织的表面，它们形成连续的骨半管，沿着已有的骨表面或软骨基质分泌骨基质，逐渐转变为骨细胞。

2. 骨吸收细胞（osteoclasts）骨吸收细胞是用于骨重塑和骨代谢的多核骨细胞，主要由骨髓中的单核细胞与单核细胞前体细胞融合而成。

它们富含酸性小胞和酶，能够分泌酸和蛋白酶，以溶解骨基质中的无机盐和胶原蛋白。

通过破坏和溶解骨组织，骨吸收细胞能够调节骨钙平衡、维持骨密度并参与骨修复过程。

3. 骨上皮细胞（osteocytes）骨上皮细胞是骨细胞的成熟形态，每个骨小管内的一个空腔中包含一个骨上皮细胞。

它们通过树突与周围的骨细胞相连接，形成骨细胞系统。

骨上皮细胞能够通过树突与周围的细胞相互沟通，参与和调节骨代谢和骨生长过程。

它们可以感知压力、应变和电刺激，从而调控骨质状况和骨力学性能。

4. 骨髓间充质细胞（bone marrow stromal cells）骨髓间充质细胞是存在于骨髓中的多能干细胞，它们能够不仅分化为成骨细胞，还可以分化为成脂细胞（adipocytes）、软骨细胞（chondrocytes）和骨髓肿瘤细胞等。

骨髓间充质细胞在骨骼建设和修复中起着重要的作用，能够分泌生长因子和细胞外基质来调节细胞增殖和分化，促进骨形成和修复。

总结起来，四种骨细胞在骨组织的形成、修复和代谢过程中发挥着不可或缺的作用。

骨髓间充质干细胞治疗大鼠脑缺血的实验研究的开题报告一、研究背景随着人口老龄化程度的加剧，脑卒中发生率逐年增加。

其中，脑缺血是一种常见的脑卒中类型。

脑缺血可导致脑细胞缺氧、缺血，导致神经元死亡，从而导致严重的脑功能障碍。

传统的治疗方法主要为早期血管再通，但随着时间的推移，神经细胞死亡已经成为一条不可逆的路线。

因此，需要新的治疗方式来恢复缺血脑组织的功能。

骨髓间充质干细胞（MSCs）是来自骨髓的一种多功能细胞。

这些细胞具有自我更新的能力，可分化为多种细胞类型，包括肌肉细胞、软骨细胞和成骨细胞。

此外，MSCs还具有细胞因子和分泌物的作用，可抑制炎症反应，并促进组织修复。

在很多研究中，MSCs已被证明是有效的治疗方法，可用于治疗多种神经系统疾病，包括脑梗死和脑损伤。

通过转移MSCs来治疗脑缺血的前体细胞，可恢复缺血脑的功能。

二、研究目的本研究旨在探究骨髓间充质干细胞是否能够促进大鼠脑缺血后的康复，通过实验验证骨髓间充质干细胞对缺血脑组织的治疗作用，并对治疗机制进行探讨。

三、研究内容1.建立大鼠脑缺血模型。

2.通过尾静脉注射MSCs，评估其治疗效果。

3.对比治疗组和对照组在行为学和神经组织学方面的差异，并进一步探讨骨髓间充质干细胞的治疗机制。

四、研究方法大鼠脑缺血模型的制作：采用经颅供血不足法制作大鼠脑缺血模型。

将大鼠分为治疗组和对照组，治疗组在脑缺血后24小时内尾静脉注射MSCs。

对照组则接收相同的操作但未注射MSCs。

观察制备胶质纤维蛋白（GFAP）和神经元特异性脯氨酸酶（NSE）染色的神经元分布和神经组织损伤，并通过行为测试（如同仁圆盘试验和Morris水迷宫试验）评估大鼠神经学功能的恢复情况。

此外，还将通过ELISA分析细胞因子IL-6和TNF-α的表达以及其他分子的变化。

五、研究预期成果预计本研究将进一步确认骨髓间充质干细胞的神经保护作用，说明其治疗缺血后神经功能障碍的机制，并为开发人类脑缺血的治疗方法提供基础数据。

第1章间充质干细胞1.1研究背景自Evans等1981年首先建立了小鼠ES细胞系后，在此之后近20年内，人们相继自早期胚胎建立了猪、牛、兔、绵羊、由羊、水貂、仓鼠、灵长类动物(恒河猴、狨)和人类ES细胞系。

最近，干细胞的研究又取得两个重大技术突破，一是人类胚胎干细胞在体外培养成功，实现了人类胚胎干细胞体外的非分化增殖。

同时对胚胎干细胞进行定向分化研究也取得了明显的进展，而且准确的分化诱导应用于干细胞治疗疾病。

目前，胚胎干细胞在体外被诱导分化成的细胞类型越来越多，如Pacacios等利用某些骨髓基质细胞或其条件培养液，使胚胎干细胞在体外分化产生造血干细胞，并可进一步分化形成髓系造血细胞和淋巴细胞。

在干细胞研究中另一重大技术突破是成体间充质干细胞的横向分化的发现。

一般认为，胚胎干细胞具有全能性，能分化为体内所有的组织和器官；而成体间充质干细胞的分化潜能较弱，只能分化成一种或有限的几种组织功能细胞。

1999年，Jackson等用肌肉来源的间充质干细胞在小鼠体内分化成各种血细胞。

现在已有多家实验室证明人的间充质干细胞可分化为肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。

这表明一种组织的特异性间充质干细胞可以横向分化成其他组织的细胞，间充质干细胞的横向分化具有明显的普遍性。

成体间充质干细胞横向分化的发现不仅从理论上改写了“组织特异性间充质干细胞只能定向分化”的经典概念，而且为利用成体间充质干细胞治疗疾病提供了可能。

有不少关于间充质干细胞定向诱导和横向分化的研究报道，造血干细胞向肝脏细胞以及其他细胞的横向分化在人类也已得到证实，为临床应用奠定基础。

1.2生物学特性间充质干细胞[mesenchymal stem cells，MSC]是干细胞家族的重要成员，来源于发育早期的中胚层和外胚层。

MSC最初在骨髓中发现，因其具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我复制等特点而日益受到人们的关注。

如间充质干细胞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。