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间充质干细胞是一类较为原始的干细胞,具有高度增殖性和多向分化潜能。它的多向分化潜能在神经、血管、心肌梗死和肿瘤的治疗等多方面取得了一定成就,已广泛应用于自体和异体移植。目前,研究较多的是骨髓间充质干细胞,而脐带间充质干细胞近几年才被人们重视并加以研究。与骨髓间充质干细胞相比,脐带间充质干细胞(UCMSCs)不仅具有相似的增殖特性及多向分化潜能,而且具有取材方法简便、来源广泛、免疫原性更低等优势,这使其成为近年来干细胞研究领域中的热点。干细胞研究的一个重要方向就是作为组织工程的种子细胞,脐带间充质干细胞具有上述优点,这使脐带间充质干细胞成为目前组织工程中种子细胞的最佳选择。而在组织工程脂肪的构建中,如何实现脐带间充质干细胞的定向成脂分化,是组织工程脂肪重要的研究课题。
目的:1、探讨人脐带间充质干细胞(human umhilical cord mesenchymalstem cells,hUCMSCs)的分离、纯化及培养条件,并对其生物学特性进行研究;2、通过观察不同诱导条件下hUCMSCs向脂肪细胞定向分化的差别,探索脐带间充质干细胞向脂肪细胞分化的最佳条件。为其在组织工程脂肪中应用的可行性提供理论依据,为解决临床软组织缺损的损伤修复和整形难题提供理论和实践基础。
方法:无菌条件下收集剖宫产新生儿脐带,用20ml注射器分别插入一根脐静脉及两根脐动脉内,反复冲洗,冲去血管内残存积血。用经过消毒的组织剪将脐带剪碎,直至1mm3大小组织块。直接将剪碎的组织块接种于含DMEM/F12培养基的培养瓶中,进行原代培养。当细胞达到80%融合状态时,消化传代进行纯化和扩增培养。观察并记录细胞形态学变化,流式细胞仪测定细胞表面标记;利用不同组合的成脂诱导培养基定向诱导hUCMSCs分化为脂肪细胞;利用油红-O免疫组化染色鉴定分化后的细胞;统计学分析不同条件诱导脐带间充质干细胞向脂肪细胞分化的差异。
结果:组织块培养法4~6天于组织块间隙可见散在分布的成纤维样细胞,2周左右细胞达到80%融合。经传代后,可以得到较为纯化的成纤维样细胞,细胞约每三天可达到80%融合,需再次传代,细胞可传代20代以上。细胞传代培养至第10代,无明显的形态和增殖能力改变;经传代纯化的脐带间充质干细胞形态均一,为梭形或成纤维样,呈漩涡样生长。细胞阳性表达CD29、CD44、CD105,而CD14、CD34、CD45表达呈阴性。不同诱导条件均可诱导UC-MSCs生成脂肪细胞,而合用地塞米松、1-甲基-3-异丁基黄嘌呤、胰岛素和吲哚美辛时效果最佳,诱导MSCs生成脂肪细胞的转化率可高达90%以上,较单独应用一种诱导剂转化率明显提高,绝大多数为油红-O染色阳性的成熟脂肪细胞。
结论:1、经组织块培养法可以从新鲜脐带中获得间充质干细胞,且具有高度的增殖能力,流式细胞仪检测具有与骨髓间充质干细胞相同的免疫表型,符合间充质干细胞的生物学特性。2、体外成功诱导脐带间充质干细胞向脂肪细胞定向分化,脐带间充质干细胞可以作为组织工程脂肪的种子细胞;合用地塞米松、1-甲基-3-异丁基黄嘌呤、胰岛素和吲哚美辛作为诱导剂时UC-MSCs向脂肪细胞的转化率较单独应用一种诱导剂转化率明显提高。