诱导骨髓间充质干细胞（BMSCs）体内成骨分化的实验研究

石永新1李富琴1羊明智2逄增金3（通讯作者）

（1深圳市光明新区人民医院广东深圳518106）

（2南华大学第一附属医院湖南衡阳421001）

（3深圳市宝安区松岗人民医院广东深圳518105）

【摘要】背景：骨髓间充质干细胞为骨缺损的治疗提供一种新的研究方法，是近年来研究的热点。目的：回顾近年来骨髓间充质干细胞经不同途径及物质诱导成骨分化及效果的研究进展。方法：检索中国知网数据库和PubMed数据库2010年至2018年文献，共检索到1076篇文章，按纳入和排除标准文献进行筛选，共纳入18篇文章进行分析。结果与结论：骨髓间质干细胞具有较高的成骨活性。在体内经不同的方式及诱导剂的诱导，可分化成成骨细胞而修复骨缺损区。目前尚无理想的诱导方法，需要进一步的研究及探讨。

【关键词】骨髓间充质干细胞；骨组织工程；诱导

【中图分类号】R285【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2018）19-0171-03

1.资料和方法

1.1资料来源

检索时间范围：2010年1月1日至2018年2月15日。

检索词：中文检索词为“骨髓间充质干细胞；成骨；分化；诱导”。英文检索词为“mesencgymalstemcells,osteogenesis,differentiation,induction”。

检索数据库：万方数据库，PubMed数据库。

1.2资料的纳入与排除标准

纳入标准：骨髓间充质干细胞、体内成骨的相关研究。

排除标准：重复及陈旧文献。

1.3对纳入文献的评价

计算机检索得到751篇中文文献，325篇英文文献。选择近期发表及权威杂志上发表的文章，共18篇。

2.结果

目前诱导骨髓间充质干细胞的成骨分化的研究体内成骨的研究相对较少。由于体内与体外实验环境相差甚大，体内成骨实验是否成功，是今后研究的重点。

2.1中医中药

国内研究者尝试应用中药或其提取物诱导BMSCs成骨分化，并取得一定成就。刘建鹏等[1]将含复方接骨中药血清进行体内及体外试验，得出含复方接骨中药血清诱导的MSC-BCB复合体移植具有体内成骨作用,成骨速度与成骨质量均优于单纯BCB移植。徐房添等[2]用BMP-9转染的脂肪干细胞复合携淫羊藿苷的载体支架材料/纳米晶胶原基人工骨支架材料植入兔桡骨节段性骨缺损中,证实骨缺损完成修复。陈震东等[3]通过文献检索得出淫羊藿苷能够促进骨髓间充质干细胞成骨分化。中药在促进BMSCs成骨分化方面有着广阔的应用前景，但是，目前的研究仍存在一些问题，如作用于各种间充质干细胞的成骨的最佳作用浓度，不同实验动物体的骨愈合能力不同而使研究结果存在差异，与其他骨性营养因子是否存在协同效应等。尚需要进一步的研究逐一探索。

2.2激素

近些年来发现糖皮质激素能够影响骨髓间充质干细胞的代谢以及分化[4]。尤其在诱导间充质干细胞成骨发生中，有不可或缺的作用。抑制内源性的糖皮质激素，能促进间充质干细胞成骨与成软骨分化[5]；HongL等认为糖皮质激素抑制成骨的原因可能是改变了间充质干细胞增殖与成骨分化能力，加速了间充质干细胞的衰老及促进其向脂肪分化[6]。

体内雌激素对干细胞向成熟组织细胞分化有影响作用。在骨代谢相关研究中发现雌激素也可直接与成骨细胞和破骨细胞的受体结合发挥作用[7]。王燕萍[8]等研究发现雌激素缺乏状态下的牙周膜干细胞成牙、成骨能力明显下调。此类研究中在体研究报道较少。

2.3支架材料结合种子细胞

此类方式是目前研究最多的促进BMSCs成骨的方式。李松等[9]取兔下颌骨中的松质骨,将P3代BMMSCs与羟基磷灰石/磷酸三钙复合,自体回植，通过组织学观察评价体内成骨的效果。结果显示术后8周BMMSCs-HA/TCP组空隙内新骨形成；术后20周大量新骨形成,HA/TCP大部已降解。Duan等[10]在聚乳酸多孔纳米支架内加入纳米碳生物材料，证实聚乳酸多孔纳米材料结合纳米碳生物材料可以明显促进骨髓间质干细胞的增殖和成骨。王立勋等[11]把骨形态发生蛋白2基因转染至骨髓间质干细胞中，将转染后的骨髓间质干细胞与经纤维连接蛋白修饰的β磷酸三钙支架材料植入小鼠颅骨缺损处，20周后小鼠颅骨缺损修复达60%左右。武京国等[12]将骨髓间充质干细胞分别接种珊瑚、β磷酸三钙支架体外成骨诱导后,植入比格犬背部皮下,能够异位成骨。王庆等[13]通过骨形态发生蛋白7和骨形态发生蛋白7双基因转染脂肪间质干细胞，结合β磷酸三钙支架植入小鼠股骨2mm缺损处，6周后，骨缺损完全愈合。在体研究避免了体、内外微环境差异，目前虽然此类研究不多，由于其更贴近应用，是基础研究向应用转化的必然途径。

2.4支架材料结合营养因子

王之发等[14]研究认为富血小板纤维蛋白可以促进骨髓间充质干细胞膜片的成骨能力。Niemeyer等[15]认为血小板血浆可以促进骨髓间质干细胞成骨。Kim等[16]用细胞与细胞共培养方法促进成骨。在老鼠颅盖骨缺损实验模型中，移植10周后，实验组明显促进骨量沉积，成骨效果较明显。

2.5物理方法

马念等[17]将成骨诱导后的rBMSC与聚乳酸-羟基乙酸共聚物支架材料复合构建骨移植材料,再运用澳丝弯制成加力装置与该移植材料复合,植入雄性大鼠皮下,发现受到拉力作用的rBMSC在体内的成骨量更多。李轶杰等[18]经压力调控后的BMSCs/PRF双膜复合体修复兔髁突软骨缺损，术后8周髁突软骨缺损区已被完全修复，修复组织色泽、质地与正常软骨基本一致。此种方式因相对安全，无毒副作用，且排除试剂，营养因子等成分的干扰，若能进一步研究，也不失为一种好的研究方向。

3.小结

BMSCs经多种途径可诱导成骨分化，用于促进骨折愈合及骨缺损修复，在骨组织工程中有较好的应用前景。但是在体内实验成骨效果仍然欠佳。将来的研究重点应该放在多种方式相结合和在体研究上，进一步提高在体实验成骨效率，争取早日向临床应用转化。

【参考文献】

[1]刘建鹏,杨红志,沙永顺,等.含接骨中药血清诱导骨髓间充质干细胞分化研究.CHKD国家科技成果数据库.

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[16]KimKI,ParkS,ImGI.Osteogenicdifferentiationandangiogenesiswithcoculturedadipose-derivedstromalcellsandbonemarrowstromalcells.Biomaterials.2014;35(17):4792-

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[18]李轶杰,张旻.压力调控BMSCs/PRF双膜复合体修复兔TMJ髁突软骨缺损的实验研究。第四军医大学,口腔医学,2013,硕士.

基金项目：2018广东省中医药建设专项资金立项资助科研课题（项目编号：20181239）；深圳市宝安区医疗卫生基础研究项目（项目编号：2017JD071）