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关于禽类间充质干细胞的研究:探索与前景

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-10-09 编辑:文学

0简介

简介间充质干细胞(MSCs)是中胚层发育的早期细胞,是一类具有干细胞基本特征的成年干细胞。间充质干细胞可以在发育的不同阶段和特定的环境条件下分化为骨骼,软骨,肌肉,神经,血管和血细胞。 1970年代,Friedenstein等人首次在人骨髓中分离出成纤维细胞样骨髓间充质干细胞,并证明该细胞具有多能性的发育能力。间充质干细胞易于体外培养,迅速扩增,并可分化为多种细胞,具有很大的临床应用价值和科研价值。关于间充质干细胞的大多数研究都集中在人,大鼠和小鼠模型上。近年来,还对来自其他动物如兔,猪,马和绵羊的间充质干细胞进行了研究。但是,鸟类间质干细胞的研究远远落后于哺乳动物。自21世纪以来,已经连续研究了鸟类间质干细胞。目前,已经在体外实现了禽骨髓间充质干细胞的非分化增殖。鸡作为一种揭示了许多胚胎发育机制的生物学模型,可用于胚胎学,免疫学,肿瘤学,细胞生物学,病毒学,基因调控和其他研究。本文综述了禽间充质干细胞在来源,分离,培养,鉴定和分化方面的最新研究进展。

1材料与方法

1.1来源

第一作者通过计算机从PubMed和中国知识网络数据库中检索了1990年至2014年与禽类间充质干细胞相关的文献。英语搜索词是“间充质干细胞,家禽,鸡,分离,培养,分化”。中文搜索词是“间充质细胞,家禽,鸡,分离,培养,分化”。

1.2纳入标准

纳入标准:有关禽间充质干细胞来源,分离,纯化,培养和分化的文献。文献内容具有高度的相关性和原创性,观点清晰,论点可靠。排除项:旧的重复性文章。

1.3文件质量评估

共检索到113篇文章,阅读标题和摘要进行筛选,与该文章无关的文章被排除在外。最后,包括42篇文章。文献类型包括实验研究和评论文献。

2结果结果

2.1鸟类间充质干细胞来源

间充质干细胞来源广泛,可从骨髓,脂肪,皮肤,羊膜和卵黄囊等组织中分离出间充质干细胞。

2.1.1骨髓间充质干细胞骨髓由三个细胞系统组成:造血系统、内皮系统和基质系统。造血干细胞、内皮祖细胞和间充质干细胞存在于所有三种细胞系统中。其中,骨髓间充质干细胞具有分化为多种中胚层和神经外胚层组织细胞的能力。Cohnheim等人1867年在骨髓中进行了非造血干细胞的实验。caphan将这些具有一定粘附能力的干细胞群体命名为间充质干细胞,这些干细胞在体外可以高度扩增和多分化。2009年,mahesh从1-14天龄的鸡骨髓中分离出间充质干细胞。这些间充质干细胞可以在体外培养、增殖和分化。白等。2013年和2014年,李双星先后从北京油鸡和罗马鹤鸡体内获得骨髓间充质干细胞。李等。从1d的鸭骨髓中获得鸭骨髓间充质干细胞,并进行长期体外培养。大量研究表明,骨髓间充质干细胞具有易于分离、培养、增殖、纯化、多通道扩增、干细胞特性好、免疫原性低等优点。体外基因转染率高,在宿主体内长期存活。

2.1.2脂肪组织间充质干细胞脂肪间充质干细胞不仅来源丰富,取材方便,而且具有与骨髓间充质干细胞相似的生物学特性和免疫表型,引起国内研究者的关注。在国外。广泛关注。2001年,Zuk等人分离人脂肪间充质干细胞。禽脂肪间充质干细胞是比较罕见的。2011年,龚等首次从1d龄鸡皮下脂肪组织中分离出鸡脂肪间充质干细胞。唐晓红等同于2014年建立鸡脂肪间充质干细胞。以及鉴定方法。这些间充质干细胞表达cd29、cd44和cd71等表型,不表达造血干细胞表面标志物cd45、cd34,具有向脂肪细胞和成骨细胞分化的能力。

2.1.3皮肤来源的间充质干细胞随着对来自骨髓,胎盘,脐带和骨骼肌的间充质干细胞的研究日益增多,人们开始从皮肤组织中分离出间充质干细胞。从小鼠的皮肤组织中分离出杨立业和其他原代皮肤间充质干细胞。这些细胞仍具有均匀的形态,体外快速增殖以及在重复传代后分化为成骨细胞,脂肪细胞和神经元样细胞的特征。潜力。高等。分离的鸡皮肤间充质干细胞能够表达CD29,CD44和CD71等表面标记,并具有从16日龄鸡的背部皮肤组织中成骨,成脂和神经元分化的能力。

2.1.4脐带沃顿氏胶质间充质干细胞1991年,Mcelreavey等人。从沃顿氏胶冻中分离并培养了人脐带中的成纤维细胞样细胞,该细胞具有很高的分化潜能并且可以在多个方向分化。间充质干细胞。脐带沃顿氏胶质间充质干细胞不仅自身免疫力较弱,而且还能抑制同种异体免疫反应并减少移植物抗宿主反应。 2013年,Bai等人。从鸡沃顿氏胶冻分离的鸡脐带沃顿氏胶质间充质干细胞。沃顿脐带的果冻间充质干细胞和骨髓间充质干细胞具有许多相似的生物学特性,例如细胞形态上的成纤维细胞样细胞以螺旋状生长并具有一定的方向性。分化为成骨细胞,脂肪细胞和神经细胞。

2.1.5羊膜来源的间充质干细胞过去,间充质干细胞是从人羊膜上培养的。免疫表型鉴定与骨髓间充质干细胞相似,并且比骨髓衍生的间充质干细胞更有效。能力增强;同时,从羊膜中提取间充质干细胞来源广泛,不受社会伦理学的限制,已成为干细胞来源的主要研究对象。 2014年,Li等人首次分离并培养了羊膜间充质干细胞,该细胞表达表面标志物,例如CD29,CD44和CD71和干细胞标志物基因Oct4,并诱导分化为成骨细胞,脂肪细胞和成肌细胞。细胞。

2.1.6其他来源的间充质干细胞许多学者报告说,已经成功地从禽骨组织,卵黄囊,胚肺和胚肝中分离出禽间充质干细胞。

2.2禽间充质干细胞的分离纯化与培养

由于组织中的间充质干细胞含量低,因此获得高纯度的间充质干细胞尤为重要。分离间充质干细胞最常用的方法是组织消化,整个骨髓粘附和密度梯度离心。分离了来自不同组织来源的间充质干细胞,但大多数禽类间充质干细胞是通过组织消化+差异粘附而分离和培养的。对于人和小鼠的骨髓,外周血和脐带血,通过Percoll或Ficoll离心分离单个核细胞,然后通过粘附进一步分离间充质干细胞。改进的密度梯度离心可以提高骨髓来源的间充质干细胞的分离效率和富集度。间充质干细胞的体外培养通常基于基于DMEM的培养基,所选择的胎牛血清被用作主要的营养支持。为了维持更好的生长状态和间充质干细胞的传代次数,一些研究人员在使用血清时增加了一些生长因子,例如碱性成纤维细胞生长因子,表皮生长因子和转化生长因子。田少奇等。优化了北京鸡鸡肺间充质干细胞的培养体系,表明DMEM/F-12基础培养基+体积分数为10%胎牛血清+ 2mmol/L L-谷氨酰胺+10μg/L碱成纤维细胞生长因子为最有利于北京鸡鸡肺间充质干细胞的生长和增殖。高等。使用的L-DMEM + 10%胎牛血清的体积分数+ 2 mmol/L L-谷氨酰胺+ 20μg/L表皮生长因子+ 20μg/L碱性成纤维细胞生长因子+ 2 mmol/L丙酮酸钠用于培养皮肤间充质干细胞。将动物肝间充质干细胞在体积分数为10%胎牛血清+ 5μg/L碱性成纤维细胞生长因子+ DMEM-F12的培养系统中培养。在许多生长因子中,碱性成纤维细胞生长因子起着最重要的作用。作为间充质干细胞有效的促分裂原,碱性成纤维细胞生长因子可以维持分化潜能并增加端粒长度。

2.3鸟类间充质干细胞的生物学特性

禽间充质干细胞广泛存在于整个人体的结缔组织和器官基质中。通过相差显微镜观察体外培养的间充质干细胞。纺锤形细胞主要为细胞质,细胞核较大,细胞排列成平行或螺旋形。间充质干细胞具有高增殖,自我更新和多向分化的潜力。随着研究的深入,它可以在不同的诱导条件下分化为软骨,骨骼,骨骼肌,肌腱和脂肪等中胚层细胞,还可以分化为外胚层神经细胞和内胚层的肝卵圆形细胞。间充质干细胞是异质性细胞群,因此至今尚未发现特异性抗原表型。一般认为,表达的抗原是:SH2,SH3,CD90,CD44,CD29,CD71,CD106,CD120和CD124,并且不表达其他造血细胞系的表面标记,例如CD11b,CD45,CD14和CD34,并且不表达内皮细胞。系统的表面标记,例如CD31。羊膜间充质干细胞表达诸如CD29,CD44,波形蛋白和CD71的表型,并且不表达造血细胞的上皮细胞标志物CK19和表面标志物CD34。间充质干细胞不仅可以分化为多种组织和细胞,而且具有分离,培养,扩增,遗传背景稳定的特点。

2.4禽骨髓间充质干细胞的多向分化潜能

在体外特定诱导环境中,间充质干细胞可以分化为多种功能性细胞,例如脂肪细胞,软骨细胞,成骨细胞,成肌细胞,神经细胞,上皮细胞,胰岛细胞,肾小管细胞和肝细胞。

2.4.1向脂肪细胞分化脂肪细胞不仅是机体主要的能量储存单位,而且分泌多种细胞因子,在调节能量平衡、糖代谢和免疫应答等方面发挥重要作用。脂肪细胞是从起源于中胚层的多功能间充质干细胞分化而来的。这个过程包括一系列复杂的转录因子级联和相关的细胞周期蛋白调节,最终导致脂肪细胞的分化和成熟。目前,间充质干细胞体外向成脂分化的研究较多。诱导3-异丁基-1-甲基黄嘌呤(ibmx)、胰岛素、消炎痛和地塞米松诱导骨髓间充质。一种典型的干细胞成脂分化诱导剂,可联合诱导间充质干细胞分化为成熟脂肪细胞。此外,氢化可的松、三碘甲状腺原氨酸、油酸、辛酸等因素也可以诱导骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化。在哺乳动物中,含有0.1 mmol/L 3-异丁基-1-甲基黄嘌呤、0.1 mmol/L吲哚美辛、1μmol/L地塞米松、不同浓度胰岛素和胎牛血清Fang的DMEM组可诱导大鼠骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化。Muraglia等人成功地用地塞米松和胰岛素将人骨髓间充质干细胞分化为脂肪细胞。杜等。用骨髓间充质干细胞诱导成脂诱导液(50 nmol/L胰岛素,50 nmol/L地塞米松,50μmol/L油酸,0.5 mmol/L辛酸,体积分数为5%胎牛血清的DMEM培养基)10天;脂肪相关基因pparγ、c/ebpα、ap2和紫苏苷的大量表达。在上述成脂分化过程中,相关学者采用含胰岛素和地塞米松的不同诱导组,从不同来源诱导间充质干细胞。胰岛素通过与骨髓间充质干细胞胰岛素样生长因子1受体结合,促进骨髓间充质干细胞的增殖和分化。地塞米松激活骨髓间充质细胞表面的糖皮质激素受体,从而分化为脂肪细胞。根据哺乳动物间充质干细胞成脂分化的研究结果,依次进行了鸡间充质干细胞的成脂分化。 Bai等使用了1 mmol/L地塞米松,0.5 mmol/L小发猫X和10 mg/L胰岛素。该组合还可以诱导鸡间充质干细胞向脂肪细胞的分化。 Li等。还使用了1mmol/L地塞米松,200μmol/L消炎痛,0.5 mmol/L小发猫X和10μmol/L胰岛素。成功获得脂肪细胞。另外,据报道,如果将甲状旁腺激素间歇地添加到脂肪形成诱导液中,则将抑制间充质干细胞向脂肪细胞的分化,即甲状旁腺激素能够抑制细胞向脂肪细胞的分化。

2.4.2向肌肉细胞的分化1999年,Makino等人。首先报道了骨髓间充质干细胞在体外向心肌样细胞的分化。 Toma等人将人骨髓间充质干细胞注入免疫缺陷小鼠的心脏,观察到间充质干细胞分化为心肌样细胞并表达某些心肌标志物。 Gang等报道,在地塞米松,氢化可的松和马血清的作用下,人脐带血间充质干细胞可以成功地分化为骨骼肌细胞。另一方面,5-氮杂胞苷在间充质干细胞的成肌分化中起重要作用。人或小鼠的间充质干细胞经5-氮杂胞苷诱导后可分化为骨骼肌细胞。 5-氮杂胞苷成功诱导猪骨髓间充质干细胞分化为骨骼肌细胞。 Bai等人在用10μmol/L 5-氮杂胞苷处理间充质干细胞24小时后。用L-DMEM在完全培养基中处理21天,以产生心肌样细胞。 5-氮杂胞苷可以与DNA共价结合形成复合物,抑制其甲基化,发挥去甲基化作用,促进参与肌原性分化的基因表达,并开始分化为肌肉细胞。

2.4.3向成骨细胞的分化研究最多的间充质干细胞向成骨细胞分化。常用的诱导剂是地塞米松,β-甘油磷酸,抗坏血酸等。诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞系分化的生长因子包括碱性成纤维细胞生长因子,转化生长因子β1,胰岛素样生长因子和骨形态发生蛋白。转化生长因子β1在成骨分化和骨重塑中起重要作用。骨形态发生蛋白可以诱导骨髓间充质干细胞通过趋化性,分裂和分化而不可逆地分化为骨或软骨。它是唯一可以诱导成骨和诱导成骨的细胞因子。转化生长因子β1可以促进间充质干细胞的有丝分裂,增殖并分化为成骨细胞,增加骨钙盐的沉积,并抑制脂肪细胞的形成。此外,某些中药和植物提取物可以诱导分化为骨细胞。柚皮苷诱导骨髓间充质干细胞后,细胞的碱性磷酸酶活性显着增加。刘玉玉等报道,大黄素的诱导主要在从骨髓间充质干细胞到成骨细胞的骨形成的早期,促进成骨细胞的成熟和钙化。高等。补肾中药兔血清诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。 Li等。和龚等。 β-甘油磷酸酯,地塞米松和维生素C成功地诱导了鸭和鸡骨髓间充质干细胞向成骨细胞的分化。地塞米松,β-甘油磷酸钠和抗坏血酸诱导鸡脂肪来源的间充质干细胞向成骨细胞分化。

2.4.4将神经元细胞分化为抗氧化剂,视黄酸,细胞生长因子,去甲基化试剂和中药黄ical苷是诱导间充质干细胞分化为神经细胞的主要诱导剂。抗氧化剂诱导的具体机制尚不清楚。研究表明,通过将表皮生长因子或脑源性神经生长因子与视黄酸结合使用,可将骨髓间充质干细胞诱导为神经元样细胞。 Li等。用20%胎牛血清和3μmol/Lβ-巯基乙醇处理鸭间充质干细胞24小时,然后切换为2%二甲基亚砜和200μmol/L丁基羟基茴香醚。培养无血清培养基(BHA)以获得神经元样细胞。 Gao等使用视黄酸诱导间充质干细胞分化为神经细胞。维甲酸主要通过其受体RAR和RXR起作用。在间充质干细胞的分化过程中,存在大量的视黄酸受体表达,并且视黄酸对体内神经系统的分化和发育具有许多作用。

2.4.5与其他细胞的分化国内外已有研究报道禽类间充质干细胞可以在许多方向分化为胰岛样细胞,肝细胞和上皮细胞,具有广阔的应用前景。禽间充质干细胞的培养和分化条件。

3总结

跨谱系的间充质干细胞的多向分化是当前科学研究的热点。禽间充质干细胞在禽疾病的发病机理和动物营养调控方面具有很好的研究前景。但是,目前对鸟类间充质干细胞的研究仍处于起步阶段,仍有许多基础研究工作需要进一步探索。

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