骨髓间充质干细胞向软骨细胞诱导分化影响因素的探讨

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1、骨髓间充质干细胞向软骨细胞诱导分化的影响因素张永强杨自权卫小春*山西医科大学第二临床医学院骨关节科030001摘要：骨髓间充质干细胞（BMSCs）具有成软骨能力，但影响其向软骨细胞分化的因素很多，如培养基条件，血清，培养方式，传代次数，接种密度，低氧，力学刺激，细胞因子，支架材料和基因修饰等。只有将这些影响因素优化组合，才能发挥BMSCs成软骨的最大效应。关键词：骨髓间充质干细胞；软骨细胞；培养基；血清；传代；密度；低氧；力学刺激；细胞因子；材料；基因修饰Abstract:Bonemarrowmesenchymalstemcells(BMSCs)havethepotentialofdiffer

2、entiatingintocartilage.Buttherearemanyinfluentialfactorsintheirchondrogenicprocess,suchasthemediumconditions,serum,culturemode,passages,inoculationdensity,hypoxia,mechanicalstimulation,cytokine,scaffoldmaterials,geneticmodificationandsoon.Onlyoptimizedcombinationofthesefactorscanmakemorebonemarrowme

3、senchymalstemcellsdifferentiateintochondrocytesbetter.Keywords:Bonemarrowmesenchymalstemcells;chondrocytes;medium;serum;passages;density;hypoxia;mechanicalstimulation;cytokine,scaffold;geneticmodification软骨组织工程的研究发展为关节软骨损伤的修复带来了新的希望。骨髓间充质干细胞具有分化为骨、软骨、肌腱、脂肪等组织的多分化潜能[1]，已成为理想的种子细胞之一，也是目前软骨组织工程的研究热点。骨髓

4、间充质干细胞在修复软骨损伤时，无论在体内体外，都必须经历向软骨细胞分化的过程，在此过程中有着诸多影响因素，目前在这方面的研究亦较多。现将影响骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的多方面因素进行综述。1细胞培养1.1分离方法从骨髓中分离骨髓间充质干细胞的方法主要有贴壁法、密度梯度离心法、免疫磁珠或流式细胞仪分离法[2]。前两者因为简单有效所以应用较多。Wang等[3]应用贴壁法和密度梯度离心法分别培养BMSCs,并在同种条件下向软骨细胞诱导分化，最后用免疫组织化学染色和原位杂交法鉴定两组Ⅱ型胶原及Ⅱ型胶原mRNA表达，结果显示两种方法分离的BMSCs均能成功的诱导分化为软骨细胞且无明显差别。但有研究表

5、明：通过贴壁法培养的细胞在纯度、活性、生物学形态和特征、增殖传代能力方面更优于密度梯度离心法[4-5]。1.2培养基a-MEM、DMEM-LG、DMEM-HG、DMEM、DMEM-F12是目前在BMSCs培养过程中应用较多的培养基。绝大多数实验室采用DMEM-LG培养基进行BMSCs的分离与扩增，少数实验应用DMEM-F12、a-MEM、DMEM、DMEM-HG进行，因为低糖条件比高糖条件更利于BMSCs的增殖[6]。但Majumdar等[7]比较了DMEM-LG，a-MEM培养基对间充质干细胞生长的影响，认为a-MEM中培养的细胞较DMEM-LG具有更高的集落形成率和促增殖作用。然而，Coe

6、lho等[8]却发现a-MEM和DMEM-HG对人骨髓间充质干细胞的增殖能力没有明显的影响。大多实验室用DMED-HG构成的完全诱导培养基诱导BMSCs成软骨分化。目前，国内外有关培养基对BMSCs向软骨细胞诱导分化影响的研究较少，还需进一步探讨。1.3血清虽然无血清培养基在细胞培养中也有所应用，但因其添加的成分价格昂贵，体外培养操作复杂，不利于大规模产业化生产，而在应用上受到了限制，所以血清在细胞培养过程中显得至关重要。Shahdadfar等[9]研究表明：自体血清和胎牛血清都有利于人BMSCs增殖，胎牛血清更佳，两种血清对人BMSCs的形态和表型均无影响，但在分化水平上自体血清不如胎牛血清

7、。同种异体人血清不利于BMSCs增殖，而且会导致细胞生长停滞以及死亡。刘一天等[10]用含有不同浓度胎牛血清的诱导液对BMSCs向软骨细胞诱导分化，结果表明浓度为10%的胎牛血清有利于BMSCs向软骨细胞分化。血清中除了含有已知的白蛋白、脂类、维生素、糖类等物质外，血清中还含有一千余种未知的化学成分，这些已知和未知的血清成分均有可能对BMSCs的成软骨分化和组织形成产生重要的影响[11]。但具体是