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骨髓间充质干细胞
日期:2013-11-11  浏览次数:434
一、骨髓间充质干细胞来源
 
      骨髓间充质干细胞( bone marrow derived mesenchymal stem cellsBMSC)是骨髓内存在的一类非造血干细胞,也称骨髓基质干细胞(marrow stromal stem cellsMSC)。其在体内外具有支持和调控造血的作用,并且在体内可分布于多种组织和器官,并具有多向分化潜能,能够向成骨系细胞、成纤维系细胞、网状细胞、脂肪细胞和内皮细胞等分化。因此其在目前医学上难以攻克的一些疾病上具有重大的应用潜力。
 二、骨髓间充质干细胞研究进展
       早在1867年,德国的病理学家Cohnheim在研究伤口愈合的过程中,提出骨髓中存在有向非造血系统分化的干细胞,并提出了骨髓具有造血以外的功能。
      1869年,Goujon发现自体红骨髓异位移植后具有成骨作用。
      1968年Friendenstein等才首先通过体外培养发现从骨髓中能分离出具有向多种间质细胞分化的祖细胞,当时他们称之为骨髓多能基质干细胞(marrow pluripotent stromal stem cells)。
      1985年,Owen认为骨髓基质细胞系统是伴随造血干细胞系统生长的,可以自我更新并分化为各种间充质组织的细胞群,由此提出骨髓基质干细胞(marrow stromal stem cells,MSC)的概念。
      1999年,Pittenger Pittenger等利用梯度离心法,在骨髓中分离出成纤维样贴壁细胞,在体外不同分化条件的诱导下,可以形成成骨细胞、软骨细胞或脂肪细胞,并且克隆以后的细胞具有类似的分化特性,充分证明骨髓MSCs是多潜能干细胞。鉴于它们最终都可以分化为间充质系统细胞,所以定义为间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)。
      2000年,Sanchez-Ramos用神经营养因子5及RTRA为诱导剂建立了体外诱导MSCs向神经细胞分化的培养体系。
      2000年,Brazelton等和Mezey等分别采用不同的方法证实小鼠BMSCs在脑内可分化为神经细胞,且体外扩增后可经尾静脉注射、骨髓移植、脑部直接注射等途径进入脑内可迁徙分布各个脑区,Mezey等还在脑组织切片中发现了来源于BMSCs的神经细胞。
      2001年,Akiyama等在给脊髓挫伤和中风大鼠移植BMSCs中观察到了脊髓髓鞘再生和功能改善。
      2005年,Silva等把BMSCs注入急性心肌梗死模型中发现BMSCs能分化为血管内皮细胞,加强血管生成的能力,增强缺血部位再灌注。
      2005年,Yoon等又证明了BMSCs在心梗后既能促进新血管的形成又有分化为心肌细胞的能力。韩永生等通过注射方式将BMSCs植入结扎冠状动脉形成的心脏缺血模型猪的心脏相应部位,发现猪的心脏局部血流毛细血管密度显著升高、心功能也明显改善。 
三、骨髓间充质干细胞在临床医学中的应用
 
1、MSC在血液系统疾病中的应用
Koc等报道33例晚期乳腺癌患者在接受大剂量化疗后,同时进行自体外周血干细胞和骨髓MSC回输,未见明显毒性,患者造血速度明显加快,这种作用与MSC分泌造血因子促进造血微环境重建有关,提示大剂量化疗后输入MSC可以缩短骨髓抑制的时间,有利于恢复患者的自主造血功能。
Lee等治疗1例20岁高危急性髓细胞白血病患者,接受其父亲白细胞抗原(HLA)半相合外周血造血干细胞联合体外扩增的骨髓MSC移植,结果患者造血快速重建,无移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)发生,移植31个月后持续状态完全缓解,提示MSC可用于急性白血病的半相合造血干细胞移植。
2、MSC在心脏疾病中的应用
Strauer等选择18例陈旧性心肌梗死患者,经冠状动脉注射自体MSC,3个月后复查时发现梗死区面积减少30%,左心室射血分数升高15%,梗死壁运动速率升高57%,而对照组的以上三个指标与治疗前相比无明显变化。
Stamm等治疗6例心肌梗死患者,拟行冠状动脉搭桥术,术前取骨髓培养MSC,混悬于生理盐水中备用,冠脉搭桥完成后,将细胞悬液多点注射于梗死心肌周围,术后随访9~16个月,所有患者无死亡、无室性心律失常,均能进行日常活动,其中4例左心室射血分数明显升高,5例的梗死心肌较术前明显灌注。
3、MSC在骨和软骨疾病中的应用
成骨不全是一种基因失调性疾病,由于编码Ⅰ型胶原的基因变异,患者的成骨细胞产生有缺陷的Ⅰ型胶原,表现为骨质减少、多发性骨折、严重骨骼畸形和矮小的身材,目前尚无有效的治疗方法。Quarto等治疗3例骨缺损患者,抽取患者骨髓扩增培养MSC,将细胞与羟基磷灰石支架复合后植入骨缺损处,术后2个月影像学检查可见大量骨痂形成,移植体与周围正常骨整合良好。3例患者都恢复了肢体功能,分别随访27个月、16个月、15个月,移植体无任何问题。
4、MSC在神经系统疾病中的应用
肌萎缩侧索硬化是一种神经变性疾病,损伤的靶器官是运动神经元,表现为进行性麻痹、言语和吞咽困难,病程2~3年,最后死于呼吸衰竭,目前尚无有效治疗方法。Mazzini等治疗一组肌萎缩侧索硬化患者,共7例,抽取骨髓培养MSC,混悬于自体脑脊液中,在胸段脊髓行多点注射。手术并发症包括肋间痛、下肢感觉迟钝等,但持续不超过6周,无膀胱、肠功能紊乱及下肢运动障碍。随访结果显示,3例分别于9、24、44个月后死亡,另外4例疾病进展变缓,其中3例患者随访已经超过4年。
5、MSC在肝脏疾病中的应用
Mohamadnejad等治疗4例晚期肝硬化患者,表现为:慢性肝衰竭,门脉高压症状,彩超显示肝硬化,血清白蛋白、胆红素明显异常,晚期肝病模型(model for end-stage liver disease,MELD)评分近1个月来≥16。抽取骨髓,培养MSC,用生理盐水混悬,经肘静脉缓慢注射。结果表明,随访1年,所有患者均无死亡、急性肾衰竭、肝脏失代偿加重、甲胎蛋白持续增高、肝脏出现肿块等并发症。3例的肝功能明显改善,MELD评分下降,以术后6个月时效果最显著。1例患者病情无明显改变。调查问卷显示,4例患者的生活质量都有所改善,体质评分由31.44升至65.19,心理评分由36.32升至65.55。
6、MSC在伤口和肢体缺血治疗中的应用
Badiavas等治疗3例皮肤慢性溃疡患者,常规治疗方法均失败。抽取患者骨髓10~25 ml,溃疡处清创,先将2~4 ml抽取物涂于创口,再将1~3 ml注射于创口周围,剩余的骨髓培养MSC。将培养的MSC混悬于0.1~0.2ml生理盐水,直接涂布于创口表面,细胞用量为4.5×106~1.0×107。结果表明,3例分别在2周、11周、16周后溃疡愈合,随访1~2年未见复发。治疗前溃疡处可见局部慢性炎症反应,纤维化明显,少见皮肤成纤维细胞,缺乏弹性纤维和网状纤维。治疗后11 d活检可见细胞类型和数量增多,包括拉长的纺锤样细胞,而且这些细胞vimentin染色阳性,表明其为间充质来源。以后的活检显示黏蛋白、网状纤维等也逐渐增多。


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