间充质干细胞向心肌细胞分化探究进展

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1、间充质干细胞向心肌细胞分化探究进展作者：曹京燕，程月新综述，姜敏辉【关键词】间充质干细胞；心肌细胞；干细胞移植来自于骨髓的间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)主要具有：(1)干细胞的自我更新能力。研究细胞周期发现约10%处于S期、G2期和M期，其余90%均处于G0期和G1期，说明了MSCs的高度自我更新能力；(2)分化成不同细胞类型的能力。MSCs可分化为脂肪、骨、软骨细胞等基质细胞，还可分化为内皮细胞、神经细胞、肌细胞等。这种跨系统甚至跨胚层的分化特性，即为MSCs的可塑性［1］。MSCs数量相对稳定，在生命过程中长期存在；MSCs在体外培养时具有易于黏附的特

2、点而易于分离；MSCs取材容易，简单的骨髓穿刺即可获得；MSCs能够进行自体移植，不存在免排斥反应；没有伦理学争议；易于被外源基因转染并稳定表达,可作为基因治疗的载体。所以，在疾病治上,MSCs是一种更为理想的干细胞。本文综述了近年有关MSCs表型特征及鉴定,分离培养的方法，向心肌细胞分化的可塑性和影响因素、以及存在的问题和展望，为MSCs进入临床应用提供实验基础。1MSCs的形态和特征骨髓细胞原代接种后最初72h内培养物中以造血细胞成分居多，随培养时间的延长，这些细胞逐渐坏死或随换液而移去。接种后24h有少量细胞贴壁，48h后贴壁细胞明显增多，并开始分裂增殖，72h后部分区域形成集落。细胞

3、呈多角形、纺锤形、短梭形，胞核质分界清楚,胞体有不规则突起。12〜14天后集落迅速增多，逐渐长大融合成片，细胞形态为长梭形及多边形，无接触抑制现象发生，这种贴壁生长的细胞多为MSCs。MSCs缺乏特异的抗原标志，按其抗原特性分为5类：(1)相对特异性的表面抗原，如SH2、SH3、SH4和STR0-1,这些抗原在MSCs中表达阳性，但并不是MSCs唯一表达的抗原;(2)细胞因子生长因子及其受体。如干细胞因子及其干细胞因子受体等；(3)黏附因子类，如整合素，细胞间黏附分子2等；(4)细胞外基质，如I、III、IV、V和VI型胶原，纤粘蛋白、层粘蛋白等；(5)阴性标志，主要用于与造血细胞和内皮细胞

4、相区分的标志如CD34、CD43、CD31、CD14等。一般多采用阳性和阴性标志物联合鉴定的方式进行筛选。多数实验室采用在培养过程中贴壁生长，呈成纤维样，可聚集成均匀集落CD14,CD34,CD45阴性和培养过程中出现的分化表型来逆推是否为MSCso2MSCs的分离与培养目前MSCs的分离方法主要有：（1）密度梯度离心法：根据MSCs与其它细胞的密度不同而采用密度为1.073g/ml的Percoll分离液或密度为1.077g/ml的Ficoll分离液将其分离出来；（2）贴壁筛选法:根据MSCs具有在培养瓶中贴壁生长的特性，将该细胞与其它类型的细胞进行分离；（3）流式细胞仪分选法:根据MSCs

5、细胞体积小，相对缺少颗粒的特性进行分选；（4）免疫磁珠分离法：价格较昂贵，且有报道可能会损伤细胞。密度梯度离心、贴壁培养和消化控制相结合的方法，具有操作简便，快速，实用的特点，被认为是比较理想的分离纯化MSCs的方法［2］。体外培养骨髓MSCs时,血清的浓度、培养的温度、种植细胞的密度、培养基的pH值等都会影响生长增殖的情况。培养MSCs时所用的培养基不尽相同，常用的是DMEM培养基，含10%〜20%的胎牛血清（常用20%）o不同的实验室所采用的细胞密度也不相同，大多数实验室认为高密度传代培养细胞生长缓慢。Bruder等采用5000/cm2较低密度传代培养骨髓MSCs时，发现两周左右细胞集落

6、融合，细胞数扩增3〜5倍oColter等［3］研究发现0.5〜12/cm2极低密度传代培养更有利于细胞增殖，按1.5/cm2密度传代培养可持续50代，而按5000/cm2密度传代培养仅传代15代。还有研究发现［4］,抑制增殖能力有利于MSCs向心肌细胞方向分化。1MSCs的心肌定向诱导分化研究发现，MSCs在体外经药物诱导,模拟体内微环境或在体内心肌微环境下，能定向分化为心肌样细胞，同时这些细胞显示了心肌的许多功能性特性，见表1。MSCs也可以分化为血管平滑肌细胞/毛细血管外膜细胞祖细胞和内皮细胞，这些细胞参与血管的生成和扩增［22］o综上所述，MSCs能分化成为心肌和血管并旁分泌生长因子，

7、从而为心梗患者提供来源广泛的理想的心血管细胞。1MSCs向心肌细胞方向分化的影响因素研究显示,MSCs的可塑性存在很大差异，可能与以下因素有关：⑴不同物种的MSCs可能具有不同的分化潜能；（2）不同的培养条件。不同的研究结果可能与不同培养时间对其自身更新以及细胞的分化能力的影响有关。最新研究明MSCs在体外培养一定代数后，它的表型和核型将发生改变，转变为成瘤性细胞，失去原有的可塑性和分化能力［23］。同时MS