微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中的应用.pdf

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1、中国生物工程杂志ChinaBiotechnology，2014，34(4)：101．109DOI：10．13523／j．cb．20140416微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中的应用张志强黄向华赵林远(河北医科大学附属第二医院石家庄050000)摘要微环境影响着细胞的增殖、迁移、分化以及细胞功能，细胞微环境影响细胞命运的因素包括细胞之间相互作用、细胞与细胞外基质相互作用、可溶性信号分子以及缺氧和营养对细胞的影响。组织工程支架的制备就是要利用仿生学原理最大程度模拟细胞微环境，从而应用于细胞行为研究以及临床治疗。全面了解细胞微环境对细胞的影响因素是制备组织工程

2、支架的重要条件，而组织工程支架的研究也进一步推动了细胞微环境对细胞影响的认识。组织工程支架研究在组织工程研无中仍具有广阔前景，新的制备工艺也在组织X-程支架研究中发挥着巨大推动作用。关键词微环境细胞仿生学组织工程支架中图分类号Q819组织工程是一门生命科学与工程学相结合的新兴1微环境对细胞的影响学科。其核心内容是利用细胞和支架复合组成三维复合体，移植到体内，暂时或永久替代损伤及缺损的组织组织微环境不仅影响正常细胞的生理过程，也在或器官。细胞的生长、分化以及功能的发挥受到来自细胞病理过程中起着重要作用。作用的因素包括：细原位组织中各种物理、化学因素的影响，包括细胞之胞

3、问、细胞与基质、可溶性信号分子、缺氧、营养等。间、细胞与细胞外基质之间的相互作用以及温度、营1．1细胞与细胞的相互影响养、细胞因子等条件的影响。细胞所处的这种组织环细胞间的相互影响存在于同型和异型细胞之间。境称为微环境。干细胞的微环境又称为干细胞Niche间质细胞是存在于功能细胞之间的一类细胞，最多的(干细胞壁龛)”，其在干细胞的生长和功能的维持和是成纤维细胞。成纤维细胞可以分泌多种细胞外基质调节中起到重要作用。微环境对细胞增殖分化的影响和生长因子，调节功能细胞的生长分化。研究人员发主要有3个方面：(1)细胞与细胞的相互影响；(2)细胞现间质细胞对上皮细胞的生长不仅

4、起到结构支持作与细胞外基质的相互作用影响；(3)可溶性信号分子的用，还与上皮细胞的生长分化及功能产生影响。口影响。细胞外基质是细胞微环境的重要组成部分，腔黏膜上皮和间质细胞相互作用在口腔黏膜再生过程对细胞的生长分化、基因和功能表达发挥着巨大影响。中不可缺少⋯。间质细胞对前体细胞和干细胞的分化细胞支架的制备要最大程度地模拟细胞微环境，以更也发挥重要作用。张媛等将耳蜗问质细胞与耳蜗毛好地研究细胞的活动机制以及应用于组织工程。本文细胞前体细胞——大上皮嵴细胞共培养，可以诱导大对微环境对细胞的影响以及仿生学在组织工程支架中上皮嵴细胞向毛细胞和支持细胞分化。张雯碧等利用小鼠间

5、充质干细胞(mesenehymalstemcells，MSC)与的应用作一综述，为组织工程支架研究提供参考。子宫内膜间质细胞间接共培养，成功诱导MSC向子宫内膜上皮细胞方向分化。陈寅等¨用人骨髓间充质干细胞与人胚肺间质细胞(MRC-5)共培养，加入条件培收稿日期：2014-01-15修回日期：2014-02—13通讯作者，电子信箱：huangxh2003@163．eom养基培养10天后，发现部分骨髓间充质干细胞由长梭102中国生物工程杂志ChinaBiotechnologyVo1．34No．42014形变为上皮样形态，并出现了Ⅱ型肺泡上皮样细胞中来源的基质与脂肪来源

6、的干细胞复合后可以支持干细表面活性蛋白c蛋白的表达。Liu等应用脂肪问充胞的增殖并促进其向脂肪细胞分化。将这种基质植入质干细胞与尿路上皮细胞直接接触共培养可以成功诱大鼠皮下后，只引起了轻微的炎症反应，移植后的基质导脂肪间充质干细胞向尿路上皮分化，在直接接触共部位有新的脂肪组织的生成并血管化，移植部位周围培养2周后发现分化的干细胞表达CK18和UPIb(尿细胞迁移人基质中。Choi等利用猪脂肪组织来源的溶蛋白)，而间接接触共培养以及用直接接触共培养的基质同样证明了以上观点。细胞外基质还会影响血管培养基作为条件培养基诱导脂肪间充质干细胞未能使网络的形成和上皮细胞的形态发

7、生”⋯。不同硬度的其向尿路上皮细胞分化。本研究提示单纯的可溶性因基质材料可以诱导间充质干细胞向不同谱系细胞分子不能单独诱导脂肪间充质干细胞分化为尿路上皮，化，如在模拟脑组织弹性特点的基质中，间充质干细胞细胞间的物理接触影响干细胞分化。细胞间相互作用细胞形态富于丝状伪足，在模拟横纹肌组织环境的中不仅存在于生理过程中，同时也影响着病理过程的进等硬度的基质材料中，间充质干细胞形态类似于程。Atula等将来源于同一喉鳞状细胞癌患者的正C2C12成肌细胞，在更强硬度的模拟骨细胞微环境特常皮肤和肿瘤的成纤维细胞分别与喉癌细胞在3D细点的基质中，间充质干细胞形态为类似于成骨细