骨髓间充质干细胞在软骨组织工程化组织构建中应用

《骨髓间充质干细胞在软骨组织工程化组织构建中应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、骨髓间充质干细胞在软骨组织工程化组织构建中应用张玲陈长永综述，王佳琦审校人骨髓中所含的细胞可以分为造血类细胞和非造血类细胞。前者中含有的干细胞主要为造血干细胞，而后者中含有间充质类干细胞（mesenchymalstencell）能够分化为骨、软骨、肌腱、脂肪、皮肤和其他类型的细胞[1-2]。骨髓中含有多向分化潜能的细胞，这类细胞的共同特征是具有成纤维细胞的形态，能黏附塑料培养皿，并能形成细胞克隆，但无吞噬功能。基于这些特征，这类细胞又被称之为“成纤维细胞样的克隆形成单位”或“骨髓间质纤维细胞”。随后的研究发现，在适当的实验条件下，骨髓间质纤维细胞能够形成软

2、骨、骨、脂肪、纤维组织和骨髓间质组织等[3]。由于MSC主要存在于骨髓中，故骨髓间充质干细胞（bonemarrowmesenchymalstemcell）或骨髓间质细胞（bonemarrowstromal15cell）的英文缩写BMSC已成为一种较为常见的命名方式。理想的软骨组织工程种子细胞应具备以下特点：易获取、对机体损伤小、易体外培养增殖、长期传代不改变生物学特征、具有较强的传代繁殖力、组织修复能力强、植入体内后能耐受机体免疫、并保持良好的生物相容性。来源于自体骨髓的间充质干细胞完全具备这些特点[4-5]。随着对BMSCs研究的不断深入，BMSCs用于

3、医学领域的巨大潜能逐渐被发掘出来了。本文就骨髓间充质干细胞在软骨组织工程化组织构建中的应用进行综述。1BMSCs定向诱导分化为软骨细胞的方式目前，国内外BMSCs定向诱导为软骨细胞的方式很多，大体可分为体外和体内两种诱导方式。1.1体外诱导：体外诱导包括体外细胞团聚集诱导、体外单层细胞团诱导、体外三维支架环境中诱导与软骨细胞体外共培养诱导。1.1.1体外细胞团聚集诱导：在软骨发育过程中，前期细胞密度较大，后期细胞密度逐渐降低，所以Brian,Yoo15JU[6-7]等把兔BMSC先在含10％DMEM中培养后，消化收集融合的BMSCs，低速离心后移入l5ml

4、聚丙烯试管中，用含10mol/L地塞米松DMEM培养液聚集诱导培养，在7天既检测到细胞团中有Ⅱ型胶原的分泌；21天细胞团形态类似软骨组织，体积约2mm3，所有细胞聚集团均有软骨特异性Ⅱ型胶原分泌，并部分检测到X型胶原的表达，而不加地塞米松的对照组则无Ⅱ型胶原表达。在DMEM培养液中同时加入TGF-β1时，诱导出的类软骨组织团体积比前者大。以上研究初步证实TGF-β1、地塞米松在BMSCs向软骨细胞分化过程中起着重要作用[8-10]，而研究者所采用细胞聚集成团诱导，正是模拟了人体内软骨发育时的过程，先在将要形成软骨的部位，中胚层的问充质细胞聚集形成前软骨细胞

5、团，进一步分化为软骨细胞。细胞聚集成团，形成内部相对缺氧的环境,可能会有利于BMSCs向软骨细胞分化。1.1.2体外单层细胞诱导：体外细胞团聚集诱导培养形成基质后，可能因为周边细胞营养充分，细胞团外基质分泌较旺盛，细胞团中心部位细胞由于营养弥散受限而易发生坏死，而且细胞团聚集诱导形成的软骨样组织体积非常小，一般仅约2～5mm3，其临床实用性非常有限，根本无法满足软骨缺损修复或体表凹陷缺损的充填，而体外单层诱导培养有可能获得更多的细胞。Worster[11]等在体外单层培养环境中，对马的BMSCs单层诱导培养，检测到软骨细胞特异性II型胶原，初步证实马的BM

6、SCs经单层诱导培养已有部分细胞向软骨细胞分化。Gallay[12]等用含有β115转化生长因子（TGF-β1）的培养基培养骨膜MSCs后发现有软骨细胞形成。Mackay[13]等将人的BMSCs置入含有地塞米松、TGF-β1的培养基中培养14天后，细胞开始分泌Ⅱ型胶原，说明BMSCs已分化为软骨细胞。夏万尧等以高糖DMEM低血清含有TGF-β1，地塞米松、胰岛素等诱导因子作为诱导培养液，在体外单层培养条件下，诱导猪BMSCs向软骨细胞表型定向分化，诱导培养后7天免疫组化检测到II型胶原，原位杂交也检测到II型胶原mRNA表达；而对照组则不能测到II型胶原

7、的表达。实验证明BMSCs在体外单层培养诱导下，也能向软骨细胞分化。Sekiya[14-16]等证明，在含有地塞米松、TGF-β1的培养体系中再加入骨形态发生蛋白-6（BMP-6)会使细胞微团的重量增加10倍以上，产生的基质也更多。Mastrogiacoma[17]等的实验证实，成纤维细胞生长因子2(FGF2)使BMSCs保持在一种不成熟的状态中，并有强烈的促增殖作用，同时可诱导MSCs分化成软骨细胞。1.1.315体外三维支架环境中诱导：因为体内细胞都是在三维空间中生长、繁殖、分化并发挥其特定的生物学功能的，在用组织工程技术构建软骨或修复的过程中，细胞支

8、架可模拟机体的状态，提供一个稳定的三维空间支架结构，并保持足够的空