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骨髓间充质干细胞的研究进展

【关键词】骨髓干细胞

骨组织工程学研究内容要紧包括三方面a)种子细胞的研究；b)

支架材料的研究；c)组织工程化骨的临床应用。其中种子细胞是组织

工程研究中首要的、最大体的环节。作为骨组织工程的理想种子细胞，

应具有以下特点：a)结构比较简单，是不具有特定性能的原始细胞；

b)取材容易，对机体损伤小；c)体外培育增殖能力强；d)可在必然条

件下向特定方向转化；e)稳固表达到骨细胞表型；f)植入人体后能继

续产生成骨活性；g)无致瘤性［1～2］。20世纪70年代中期已证明骨

髓间充质干细胞(Bonemesenchymalstem，BMSCs)具有自我增殖能力

和分化潜能，且具有来源普遍、取材简单、分化成骨的潜能强等特点，

成为目前骨组织工程种子细胞研究的重点。

1BMSCs体外增殖的生物学特性及培育

BMSCs的体外增殖生物学特性

干细胞是指那些具有高度增殖和自我更新能力，并能分化为

两种以上不同类型组织细胞的细胞；组织干细胞是指发育成熟的个体

内具有多向分化潜能的细胞，目前比较明确的能够转化的组织干细胞

主若是BMSCs。对BMSCs的细胞周期研究说明，其大约有20％为静止
期细胞，即G0期细胞。这说明BMSCs具有壮大的增殖能力，每传一代

细胞数量就增加2～4倍。但有文献报导，高度传代(大于25代)的

BMSCs中有一部份已经表现出凋亡特性。

BMSCs的体外培育

Freidenstein发觉了骨髓培育中有呈纺锤状的少量贴壁

细胞，能够分化形成多种中胚层组织，包括：骨、软骨、肌腱、肌肉

组织、骨髓基质结缔组织等，这种形成集落的初始骨髓基质细胞被称

为成纤维细胞样细胞集落形成单位(Colonyformingunit

firbroblastic，CFUF)。Minguell［3］以为BMSCs为存在于骨髓

基质中的非造血来源的细胞亚群，Ashton称其为骨髓基质成纤维细

胞。BMSCs对营养条件要求高，而且含量很低，约为％～％，要利用

BMSCs就必需实现其体外分离培育及扩增［4］。

BMSCs培育方式要紧有全骨髓培育法和离心培育法。前者是

将无菌抽取的骨髓加入培育液制成细胞悬液，原代培育培育物以造血

细胞成份占多数，为利于BMSCs的贴壁生长，可采纳DMEM和胎牛血清

(浓度为10％～20％)，塑料培育瓶较一样玻璃培育瓶更有利于BMSCs

贴壁生长。细胞融合后以1∶2比例传代，3～4d换液一次［5］。离

心培育法是依照骨髓中细胞成份比重的不同，采纳离心分离法提取单

核细胞进行培育。在新鲜无菌的骨髓抽取物中加入抗凝培育液稀释，

以1500～2000r/min离心20～30min，搜集交壤处的单核细胞层，
缓冲液洗涤2～3次后，加入培育液接种培育。BMSCs接种密度的大小

直接阻碍BMSCs的增殖能力。低密度接种(5000/cm2)BMSCs不管在扩

增速度仍是扩增倍数上都明显高于高密度接种。机体内BMMSC数量很

少，接种数量太少会阻碍成骨率，太多关于临床应用又不太现实。段

小军等在实验中研究发觉，种植密度较高时严峻阻碍BMSCs的贴壁生

长，考虑为含有的红细胞、白细胞比重大于BMSCs而第一沉积于瓶底，

且细胞代谢废物增多所致。研究说明每立方厘米载体接种1×106个细

胞就能够知足成骨要求。

低氧张力条件下培育BMSCs，其细胞增殖速度大大提高，且

细胞碱性磷酸酶表达也大大增强［6］。考虑其缘故是机体内氧分压明

显低于外界(140mmHg)，专门是骨髓内氧分压只为30～50mmHg，大

约相当于外界的1/3。因此BMSCs长期暴露于高氧分压条件下，必将

致使细胞过度氧化，功能下降。若是体外进行培育的条件与体内氧分

压相似，那么更利于细胞功能的保留。

顾祖超等［7］人在实验中发觉，兔BMSCs原代培育，其开始

贴壁(1～2d)的时刻和完全贴壁时刻(12～24d)均擅长传代培育的

BMSCs，传代的BMSCs不形成集落，形态加倍单一，呈梭形，14d内

没有形成明显的钙结节。BMSCs经诱导后的形态要紧为多角形，其贴

壁率有所下降，且在12～14d内形成明显钙结节。传代细胞与诱导细

胞二者的生长曲线无统计学不同，倍增时刻为～h，生长顶峰均在接
种后6～7d显现。BMSCs长满单层后，可显现多层生长，没有发生接

触抑制。BMSCs其成骨活性随着供体年龄增加呈下降趋势，年龄越大

在培育中形成的群落和具有成骨样细胞特点的细胞越少，而细胞对诱

导因子的灵敏性下降。

目前，三维细胞培育技术已在骨组织工程中取得普遍应用，

Kinoshita等［8］利用胶原