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中 国 生 物 工 程 杂 志!! 肌 间 隙 移 植 明 胶 海 绵 获 取 成 体 干 细 胞 武 晓 云 王 世 立 牟 忠 祥 卫 生 部 生 物 技 术 药 物 重 点 实 验 室 山 东 省 医 药 生 物 技 术 研 究 中 心 济 南 %! 山 东 省 中 医 药 大 学 附 属 医 院 济 南 % 摘 要 通 过 移 植 生 物 材 料 到 小 鼠 体 内 而 建 立 一 种 新 的 干 细 胞 获 取 方 法 移 植 明 胶 海 绵 到 小 鼠 后 肢 的 大 腿 内 侧 肌 间 隙 天 后 分 离 明 胶 海 绵 中 的 迁 移 细 胞 海 绵 来 源 干 细 胞 形 态 增 殖 能 力 多 向 分 化 能 力 与 骨 髓 源 干 细 胞 相 似 但 海 绵 中 成 纤 维 细 胞 集 落 形 成 单 位 的 比 例 (! ) % 远 远 高 于 骨 髓 中 的 比 例 $ & (& $ )! * % 此 外 骨 髓 移 植 实 验 证 实 了 迁 移 细 胞 中 的 干 细 胞 来 源 于 外 周 循 环 血 而 且 这 种 方 法 可 以 实 现 自 体 细 胞 治 疗 因 此 有 潜 力 应 用 于 临 床 关 键 词 明 胶 海 绵 成 体 干 细 胞 细 胞 培 养 分 化 中 图 分 类 号 + # 干 细 胞 是 一 类 具 有 自 我 更 新 高 度 增 殖 和 多 向 分 化 潜 能 的 细 胞 群 体 它 们 可 以 通 过 细 胞 分 裂 维 持 自 身 细 胞 群 的 大 小 同 时 又 可 以 进 一 步 分 化 成 为 各 种 不 同 的 组 织 细 胞 从 而 医 学 界 称 之 为 万 用 细 胞 因 此 在 医 学 和 生 物 学 上 具 有 巨 大 潜 力 应 用 前 景 广 阔 目 前 干 细 胞 分 为 胚 胎 干 细 胞,-./ 成 体 干 细 胞 01 / 和 诱 导 多 能 干 细 胞 三 大 类 / 没 有./ 的 伦 理 学 和 取 材 限 制 所 以 越 来 越 广 泛 用 于 组 织 工 程 细 胞 治 疗 和 基 因 治 疗 " 但 是 目 前 临 床 上 / 的 获 取 方 法 都 是 从 组 织 直 接 获 取 骨 髓 抽 取 法 $ 肌 肉 脂 肪 组 织 标 本 消 化 法 %"! 但 体 内 骨 髓 肌 肉 脂 肪 组 织 中 干 细 胞 数 量 极 少 & 而 且 组 织 标 本 消 化 方 法 对 组 织 有 较 大 的 破 坏 性 而 且 需 要 多 种 酶 的 消 化 影 响 细 胞 活 性 而 且 有 报 道 称 这 些 来 源 的 干 细 胞 增 殖 和 分 化 能 力 非 常 有 限 因 此 建 立 一 种 高 效 的 / 的 获 取 方 法 是 目 前 国 内 外 干 细 胞 研 究 的 热 点 也 是 临 床 需 要 解 决 的 一 个 难 题 本 课 题 组 在 前 期 项 目 研 究 中 发 现 在 动 物 体 内 肌 间 隙 植 入 多 孔 组 织 工 程 材 料 后 周 即 有 大 量 细 胞 迁 入 其 中 组 织 切 片 显 示 细 胞 多 呈 圆 形 或 椭 圆 形 核 相 对 较 大 在 重 组 人 成 骨 蛋 白 " 诱 导 因 子 存 在 下 在 体 内 可 向 成 骨 细 收 稿 日 期 " " 修 回 日 期 " " 国 家 自 然 科 学 基 金 #$!% %&&!! 山 东 省 自 然 科 学 基 金 '! 资 助 项 目 通 讯 作 者 电 子 信 箱 % 胞 分 化 并 转 化 成 骨 # 进 一 步 检 测 发 现 迁 移 细 胞 表 达 多 种 干 细 胞 表 面 标 志 物 因 此 我 们 推 测 迁 移 细 胞 中 可 能 有 干 细 胞 存 在 在 本 实 验 中 我 们 分 析 了 迁 移 细 胞 中 干 细 胞 的 形 态 成 纤 维 细 胞 集 落 形 成 能 力 增 殖 能 力 和 分 化 能 力 并 与 骨 髓 源 干 细 胞 进 行 了 比 较 另 外 我 们 对 干 细 胞 的 来 源 进 行 了 初 步 的 探 索 材 料 与 方 法 材 料 明 胶 海 绵 的 处 理 吸 收 性 明 胶 海 绵 南 京 金 陵 药 业 股 份 有 限 公 司 孔 隙 率 超 过 #! ) 片 将 % 的 片 状 明 胶 海 绵 用 打 孔 器 统 一 制 备 成 直 径 % 厚 的 圆 片 状 环 氧 乙 烷 灭 菌 室 温 保 存 备 用 动 物 的 准 备 %& ) 小 鼠 购 自 山 东 大 学 实 验 动 物 中 心 动 物 实 验 室 温 度 % ( 湿 度!% ( % 雌 雄 分 笼 饲 养 标 准 饲 料 喂 养 自 由 饮 水 实 验 前 适 应 环 境 &0 术 后 %0 内 每 天 更 换 无 菌 饲 料 以 后 酌 情 更 换 主 要 试 剂 小 鼠 / 诱 导 分 化 培 养 基 和 显 色 液 购 自 广 州 赛 业 公 司 低 糖 2. 胎 牛 血 清 购 自 杭 州 四 季 青 公 司 双 抗 购 自 3, 公 司 结 晶 紫 染 色 液 台 盼 蓝 和 % 胰 蛋 白 酶 购 自 碧 云 天 公 司 4 分 离 液 购 自 5- 公 司

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中 国 生 物 工 程 杂 志?! 间 延 长 而 减 少 图 说 明 海 绵 存 在 降 解 细 胞 计 数 结 果 显 示 迁 移 细 胞 数 量 均 随 时 间 延 长 而 增 加 在 第 天 时 迁 移 细 胞 数 量 达 到 最 大 值 图, 因 此 我 们 认 为 移 植 时 间 在 天 为 最 佳 图 成 纤 维 细 胞 集 落 形 成 单 位 的 频 率 % )" * ' ('% # & +& $ 图 海 绵 的 质 量 和 迁 移 细 胞 的 数 量! "#$ % > " -" 1-@ ;, 1, -" -" 1-@ 细 胞 形 态 学 观 察 迁 移 细 胞 接 种 $ 后 开 始 贴 壁 部 分 细 胞 呈 现 细 长 梭 形 全 量 换 液 去 除 未 贴 壁 细 胞 此 时 贴 壁 细 胞 呈 单 个 分 散 或 成 簇 生 长 细 胞 形 态 均 匀 多 呈 长 梭 形 纺 锤 形 此 后 贴 壁 细 胞 迅 速 增 殖 细 胞 体 积 增 大 形 态 变 为 长 梭 形 多 边 形 细 胞 集 落 明 显 增 大 增 多 培 养 至 6 天 细 胞 达 6# 融 合 经 过 传 代 细 胞 逐 渐 表 现 为 较 均 一 的 长 梭 形 并 呈 漩 涡 状 生 长 图 与 骨 髓 来 源 贴 壁 细 胞 相 比 二 者 形 态 相 似 图,, 细 胞 增 殖 特 点 迁 移 细 胞 来 源 的 第 代 细 胞 生 长 曲 线 基 本 为 / 型 与 骨 髓 来 源 的 细 胞 生 长 曲 线 基 本 相 同 图 $ 经 过 $ 潜 伏 期 后 从 第 天 进 入 对 数 生 长 期 于 第! 天 细 胞 进 入 稳 定 期 计 算 对 数 期 内 海 绵 和 骨 髓 源 / 的 倍 增 时 间 分 别 为! ( % 和 (% BM MC 图, 细 胞 的 生 长 曲 线 图,-% "%. '! '% # & +& 图 细 胞 的 形 态 学 特 征 & %!!' "% '! '% # & $ ( 检 测 4 "4 检 测 显 示 海 绵 来 源 4 "4 的 频 率 为 (! ) % 明 显 高 于 骨 髓 源 4 "4$ & (& $ )! 图 中 还 显 示 随 着 接 种 细 胞 密 度 增 加 4 "4 频 率 也 增 加 表 明 细 胞 之 间 直 接 接 触 或 旁 分 泌 作 用 可 促 进 4 " 4 形 成 / 细 胞 分 化 能 力 鉴 定 成 骨 诱 导 分 化 鉴 定 成 骨 诱 导 后 细 胞 体 积 随 时 间 增 加 而 膨 大 由 长 梭 形 变 成 多 角 形 立 方 形 呈 铺 路 石 状 多 处 集 聚 生 长 诱 导 后 天 左 右 形 成 了 明 显 的 结 节 结 节 大 小 不 均 一 诱 导 培 养 天 后 可 见 沉 积 的 小 片 状 结 节 经 茜 素 红 染 色 结 节 呈 橘 红 色 边 界 清 晰 提 示 有 矿 化 基 质 沉 积 图 % 染 色 结 果 与 骨 髓 来 源 贴 壁 细 胞 相 似 图 %0 成 软 骨 诱 导 分 化 鉴 定 细 胞 经 诱 导 分 化 后 细 胞 胞 体 变 圆 胞 质 减 少 在 诱 导 天 阿 辛 蓝 染 色 可 见 细 胞 浆 和 细 胞 间 质 呈 亮 绿 色 图 %, 提 示 细 胞 已 分 化 成 软 骨 细 胞 染 色 结 果 与 骨 髓 来 源 贴 壁 细 胞 相 似 图 % 成 脂 诱 导 分 化 鉴 定 诱 导 $ 后 细 胞 内 有 小 脂 滴

! 武 晓 云 等 肌 间 隙 移 植 明 胶 海 绵 获 取 成 体 干 细 胞 # 出 现 两 周 后 脂 滴 数 量 增 加 并 互 相 融 合 细 胞 由 梭 形 变 成 圆 形 或 者 多 边 形 油 红 : 染 色 显 示 有 大 量 的 脂 质 沉 积 图 % 提 示 细 胞 已 分 化 成 脂 肪 细 胞 染 色 结 果 与 骨 髓 来 源 贴 壁 细 胞 相 似 图 % 图 / 迁 移 细 胞 来 源 $ 和 骨 髓 来 源 ' 细 胞 的 体 外 分 化 能 力 向 成 骨 诱 导 茜 素 红 染 色 和, 向 软 骨 诱 导 阿 利 辛 蓝 染 色 $ 和 向 脂 肪 诱 导 油 红 0 染 色 和 ' / 1. % ' % * '! '% # & $ +& ' : 0 - A-"- 0 0 0 $ 0-0 - ", 1, 0 0; 0 - : "- 0": 0 细 胞 来 源 的 鉴 定 在 骨 髓 移 植 $ 后 埋 植 海 绵 天 后 取 出 植 入 的 海 绵 培 养 的 细 胞 显 示 /- 表 达 阳 性 图! 显 示 迁 移 细 胞 中 干 细 胞 来 源 于 外 周 循 环 血 图 移 植 天 后 %* 基 因 表 达 的 检 测 %* % % * ' %#! 4 / $ 2-8 - 讨 论 目 前 明 胶 海 绵 作 为 常 用 的 生 物 材 料 已 经 广 泛 应 用 于 组 织 工 程 和 再 生 医 学 明 胶 海 绵 具 有 三 维 立 体 多 孔 结 构 孔 隙 率 达 # 以 上 这 种 结 构 具 有 高 的 面 积 体 积 比 可 以 提 供 宽 大 空 间 利 于 细 胞 黏 附 生 长 同 时 这 种 三 维 多 孔 结 构 也 利 于 体 内 细 胞 迁 移 进 材 料 增 殖 分 化 前 期 我 们 也 使 用 多 聚 乳 酸 植 入 小 鼠 肌 肉 间 隙 获 得 迁 移 细 胞 但 多 聚 乳 酸 质 地 坚 硬 植 入 过 程 对 动 物 肌 肉 组 织 损 失 较 大 易 造 成 出 血 明 胶 海 绵 质 地 柔 软 对 动 物 组 织 损 失 较 小 虽 然 明 胶 海 绵 易 被 降 解 但 只 要 时 间 控 制 得 当 不 影 响 捕 获 细 胞 肌 肉 组 织 占 人 体 体 重 的 是 体 内 最 大 的 组 织 研 究 证 实 成 体 骨 骼 肌 中 含 有 几 种 原 始 的 细 胞 类 群! 而 且 肌 肉 组 织 中 丰 富 的 毛 细 血 管 网 有 利 于 细 胞 在 体 内 的 迁 移 肌 肉 组 织 也 方 便 材 料 的 移 植 所 以 我 们 选 取 肌 肉 间 隙 作 为 海 绵 的 植 入 点 在 前 期 的 实 验 中 我 们 通 过 7. 染 色 发 现 随 着 移 植 时 间 的 增 加 海 绵 有 一 定 程 度 的 降 解 但 海 绵 中 细 胞 密 度 却 在 增 大 在 本 实 验 中 我 们 发 现 海 绵 中 细 胞 数 量 在 天 时 达 到 了 最 大 值 所 以 我 们 选 取 在 第 天 后 取 出 海 绵 虽 然 明 胶 海 绵 移 植 到 体 内 会 因 为 吸 收 组 织 间 液 渐 渐 失 去 吸 附 干 细 胞 的 能 力 但 前 期 进 入 材 料 的 干 细 胞 在 低 氧 和 一 系 列 炎 症 因 子 的 刺 激 下 经 过 一 个 短 暂 的 适 应 期 后 会 很 快 进 入 增 殖 分 裂 期 我 们 将 成 骨 蛋 白 " ;" 粒 细 胞 集 落 刺 激 因 子 -1 1-3"/4 复 合 于 明 胶 海 绵 埋 植 于 肌 肉 肌 间 隙 时 在 相 同 的 条 件 下 与 空 白 组 相 比 捕 获 的 细 胞 数 量 大 大 增 加 剪 切 法 分 离 海 绵 中 的 细 胞 简 便 易 行 对 细 胞 损 伤 很 小 海 绵 中 的 细 胞 大 部 分 可 以 被 分 离 出 来 我 们 也 采 用 了 消 化 法 分 离 海 绵 中 的 细 胞 这 种 方 法 需 要 多 种 酶 的 参 与 操 作 时 间 长 而 且 酶 的 使 用 会 降 低 细 胞 的 活 力 减 少 细 胞 数 目 所 以 相 对 消 化 法 剪 切 分 离 法 更 适 合 我 们 使 用 在 实 验 过 程 中 我 们 发 现 迁 移 细 胞 中 细 胞 种 类 比 较 多 除 一 些 免 疫 细 胞 干 细 胞 外 迁 移 细 胞 还 表 达 星 形 胶 质 细 胞 标 志 物 34 5 肝 卵 原 细 胞 标 志 物 45 我 们 采 用 差 速 贴 壁 法 分 离 的 贴 壁 细 胞 形 态 比 较 均 一 纯 度 较 高 虽 然 差 速 贴 壁 法 分 离 的 干 细 胞 纯 度 比 较 有 限 但 这 种 方 法 分 离 纯 化 干 细 胞 快 简 单 易 行 因 此 是 目 前 分 离 骨 髓 脂 肪 肌 肉 等 组 织 干 细 胞 最 常 用 的 方 法 $ 我 们 证 实 分 离 的 干 细 胞 和 骨 髓 源 干 细 胞 有 相 似 的 细 胞 形 态 增 殖 能 力 向 脂 肪 细 胞 成 骨 细 胞 及 软 骨 细 胞 诱 导 分 化 能 力 此 外 我 们 在 前 期 研 究 中 进 行 了 干 细 胞 的 表 型 检 测 细 胞 低 表 达 造 血 干 细 胞 标 记 物 2 $ 及 2$% 高 表 达 2% 和 干 细 胞 标 记 物 / " 与 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 相 似 的 表 面 标 志 物 不 表 达 成 肌 细 胞 标 记 物 2 说 明 移 植 生 物 材 料 没 有 造 成 肌

中 国 生 物 工 程 杂 志?! 肉 损 伤 我 们 利 用 骨 髓 移 植 实 验 证 实 了 海 绵 中 的 干 细 胞 来 源 于 外 周 循 环 血 而 且 海 绵 中 干 细 胞 比 例 要 远 远 高 于 骨 髓 源 干 细 胞 的 比 例 其 原 因 有 能 有 以 下 四 种 低 氧 不 仅 能 促 进 体 内 血 液 循 环 中 干 细 胞 的 迁 移 % 也 能 促 进 干 细 胞 的 增 值 率 及 集 落 形 成 能 力 的 增 加! 移 植 入 体 内 的 海 绵 构 建 了 一 个 低 氧 环 境 这 刺 激 外 周 血 中 的 干 细 胞 迁 移 入 海 绵 也 促 进 了 海 绵 中 干 细 胞 的 增 殖 肌 肉 间 隙 有 丰 富 的 血 管 分 布 在 肌 肉 血 管 周 围 存 在 多 种 干 细 胞 & 且 肌 肉 与 骨 髓 存 在 丰 富 的 干 细 胞 交 流 有 研 究 证 实 肌 肉 中 干 细 胞 是 经 过 外 周 血 最 终 起 源 于 骨 髓 明 胶 海 绵 的 2 多 孔 结 构 也 便 于 干 细 胞 的 迁 移 而 且 海 绵 中 的 胶 原 成 分 也 促 进 干 细 胞 迁 移 和 增 殖 $ 海 绵 的 移 植 引 起 了 肌 肉 局 部 炎 症 反 应 释 放 一 些 炎 症 因 子 使 循 环 血 中 的 干 细 胞 迁 移 到 损 伤 部 位 在 海 绵 周 围 聚 集 参 与 修 复 # 而 且 这 些 因 子 会 刺 激 周 围 的 干 细 胞 快 速 增 殖 这 些 因 素 是 干 细 胞 来 源 外 周 血 且 干 细 胞 富 集 的 主 要 原 因 本 研 究 证 实 体 内 植 入 多 孔 组 织 工 程 材 料 捕 获 干 细 胞 方 法 可 行 与 目 前 常 用 的 骨 髓 抽 取 肌 肉 组 织 消 化 等 干 细 胞 直 接 获 取 方 法 相 比 这 种 从 体 内 间 接 获 取 干 细 胞 的 方 法 不 仅 获 得 的 干 细 胞 密 度 远 远 高 于 骨 髓 而 且 这 种 方 法 对 肌 肉 组 织 没 有 破 坏 此 外 这 种 方 法 可 用 于 自 体 干 细 胞 的 获 取 为 干 细 胞 的 自 体 移 植 提 供 了 一 种 技 术 模 式 参 考 文 献 / ->0 <B - C, B B 01 1 ;- - 1 - > 0-8 1 $ # $%$ "%%$ 5 ; B ' 3 0 - - ; 0@2-1 2 @< @!!"& -1 > ; - ; @ 1 -; 1 - - 0 # & # $ -5 4 - D A / ;- -, ->0 0; 1 -, - - - A 0 ;,0 1 ; "- ; - %& "%&# % 0? - C 71-0,- 7 0; 0 -@ 0 0 1 ; -- -@ 0 / < @< ; # % %!"!%! E1 E / 1 "0 -@ 0 - -A 0-0 ;; 0 -; 1 < $ %$#"%!& & ; B ;- 5 /1- ##$ $ #"$ % 71 CB DA 21-,81 0- ; ;- - 0 -@ 0-1, ->0 0; 1 ; " 0 ;- C:-; < %! " # # 安 新 玲 韩 金 祥 王 世 立 重 组 人 骨 形 态 发 生 蛋 白 & 活 性 检 测 方 法 的 建 立 中 国 生 物 制 品 学 杂 志 %&"! 7 C E / C %&"! C E / 7 C ;1-0 - ;1-1 1 -, ;-1 -, - - 7 $&$"&$ 0 8 / 4 4-2: 3, - E. - 1 - -, 0 - /-1 1-0 1 - # %" 丁 宁 王 世 立 韩 金 祥 等 组 织 工 程 材 料 捕 获 成 体 干 细 胞 的 影 响 因 素 研 究 中 国 医 药 生 物 技 术 # $ &"&! 2 E / 7 C 0 # $ &"&! 李 海 生 陈 金 武 朱 玲 玲 等 持 续 低 氧 增 强 人 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 体 外 增 殖 基 础 医 学 与 临 床 % %! " & 7/ CE 1 0 % %! " & $ / 0-/ ;- - 0 1 1- - 1, -> 5- # $ "! % 王 心 蕊 何 旭 王 医 术 等 低 氧 促 进 人 骨 髓 间 充 质 干 细 胞 迁 移 的 实 验 研 究 中 国 免 疫 学 杂 志! " E < 7 E '/ C B 1! "! 2 5.0 C ; B 1 @ - ->"0 -@ 0-01 0 0 0- C 5 & $%"%% & 5 1 <10 8 - ' / 0 ;- - 8 1 0 @ ; 0 -; - & %%!&" && B - / 5-3? 8 > ; ; - 0 1 - -, ->"0 -@ 0. ; 7 $!!"& # ; -C 01 1-0 1 > " 1 0 > ; - -0"01 0 1 "- 1-0- C 3 0 % "

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