骨髓间充质干细胞向髓核细胞的转化

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1、骨髓间充质干细胞向髓核细胞的转化【关键词】骨髓间充质干细胞;椎间盘退变;基因治疗;组织工程学　　Abstract:Bonemarroesenchymalstemcells(BMSCs)havetheabilityofmulti-directionaldifferentiation.Indifferentenvironments,itcanbeinducedintovariousblastodermiclayercells,suchasosteoblast,chondrocyteandsoon.Intervertebraldiscdeg

2、eneration(IDD)ismainlythechangeofnucleuspulposuscellsandextracellularmatrix.Nucleuspulposuscellisachondrocyte-likecell.SCsbinedplantedintointervertebraldisctopreventandreverseIDD.Itarroesenchymalstemcells;intervertebraldiscdegeneration;genetherapy;tissueengineering　　腰椎间

3、盘退变发病率很高，并且产生了巨大的社会影响，一旦开始退变，则难以逆转，近年来对椎间盘退变的分子生物学发展机制进行了大量的研究，虽其确切的发病机制尚不清楚，但由于细胞因子减少和炎症因子增多，导致基质金属蛋白酶活性增加，细胞外基质降解加速，髓核进行性脱水，椎间盘细胞生存的内环境被破坏，出现了椎间盘退变，提出应用基因治疗和组织工程相结合的椎间盘再生治疗。骨髓间充质干细胞(bonemarroesenchymalstemcells,BMSCs)，在体外适当的培养条件下可以向成软骨细胞转化[1]，而髓核细胞为类软骨细胞，利用组织工程学原理和方法将

4、骨髓间充质干细胞与细胞载体复合植入椎间盘内，渴望再新生工程化的髓核细胞，从而为椎间盘的退变和治疗提供了一条新途径。　　1骨髓间充质干细胞分离和培养方法　　1.1BMSCs的分离方法　　目前BMSCs的分离方法主要有4种：即密度梯度离心法、贴壁筛选法、流式细胞仪和免疫磁珠法[2]：(1)密度梯度离心法：其机制是根据MSC与其他细胞的密度不同而将它分离出来;虽然密度梯度离心法比贴壁筛选法复杂，但纯度高;(2)贴壁筛选法：根据MSC在培养瓶中贴壁生长的特性，将该细胞与其他类型的细胞进行分离;贴壁筛选法具有操作简便，费用低廉，效果切实可靠的优

5、点;(3)流式细胞仪分离法和免疫磁珠法是根据细胞大小不同和细胞表面的一些特殊标志，用特异性抗体结合磁性进行细胞分选，但是这两种方法对细胞活性有一定的影响，而且分离出来的细胞数目少，费用昂贵，不利于大量推广使用。骨髓中BMSCs的含量很低，要利用BMSCs就必须实现BMSCs的体外分离培养和扩增。因此，如何从贴壁的异质细胞群中分离得到较为纯化的BMSCs具有十分重要的意义。　　1.2BMSCs的三维培养方法　　该培养方式中，支架材料不仅为细胞提供三维的结构支架，使细胞间形成适宜的空间分布和细胞连接;通过多种成分的合成材料和天然材料加工成

6、不同的结构和形状，用于BMSCs三维培养，构建骨、软骨等。(1)高密度细胞团块培养：细胞团中的细胞处于高密度环境，增强了细胞之间的连接，类似于软骨组织发生过程中的前软骨组织，因此有助于BMSCs向软骨的分化和软骨细胞表型的维持[3]。(2)微囊化培养：将细胞包裹于生物材料制成的选择性半透膜中即可形成微囊。微囊为细胞提供了微生态环境，氧、营养物质、电解质、分泌产物等小分子物质可以自由地通过，进行物质交换。利用藻酸盐微球包被骨髓间充质干细胞进行软骨细胞方向的定向诱导逐渐开展[4]。(3)微载体培养：微载体是由葡聚糖、明胶、胶原等材料制成的

7、直径介于40～120μm的微珠，将其悬浮于细胞培养液中，细胞即可在其表面贴附、伸展和增殖。Sikavitsas[5]采用动态和静态的三维培养体系比较，发现动态三维可降解材料上老鼠的BMSCs，在增殖分化和三维细胞培养体系能够有效地种植功能细胞、保持旺盛的细胞活性、最大程度地发挥细胞的功能，为BMSCs的体外培养提供了一种全新模式。　　1.3低氧状态下的培养Risbud等[6]模拟椎间盘低氧环境，对BMSC向髓核样细胞分化进行了研究。在藻酸盐支架中三维培养大鼠BMSC，培养液中添加TGF-β进行诱导，分别在低氧(2%O2)和正常环境下培

8、养，采用流式细胞仪、半定量逆转录PCR和SC可以向具有髓核样细胞分子表型的细胞分化。　　1.4极低密度传代培养Javazon等[7]对极低密度下人与鼠MSC的培养进行对比研究，结果表明：后者对极低密度传代培养更敏感。大多