《脂肪干细胞》PPT课件.ppt
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1、动物科技学院动物科技学院 脂肪间充质干细胞脂肪间充质干细胞 杨公社杨公社Adipose-derived Mesenchymal Stem Cells汇报提纲汇报提纲一.一.研究背景研究背景二.二.脂肪干细胞优点及表面标记脂肪干细胞优点及表面标记三.三.多向分化潜能多向分化潜能四.四.猪脂肪干细胞分离培养、诱导分化及其建系猪脂肪干细胞分离培养、诱导分化及其建系五.五.应用前景及待解决的问题应用前景及待解决的问题一、研究背景一、研究背景 动物体内,脂肪组织不仅是重要的能量贮存库和赋动物体内,脂肪组织不仅是重要的能量贮存库和赋形组织,还是保持内环境稳定及具有分泌激素和细胞因形组织,还是保持内环境稳定
2、及具有分泌激素和细胞因子的重要部位。脂肪细胞增殖与分化失常是导致肥胖及子的重要部位。脂肪细胞增殖与分化失常是导致肥胖及型糖尿病的重要因素。因此,脂肪细胞分化的研究一型糖尿病的重要因素。因此,脂肪细胞分化的研究一直是国内外医学及生物学领域的研究热点之一。直是国内外医学及生物学领域的研究热点之一。干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。目前的目前的目前的目前的成体干细成体干细成体干细成体干细胞胞胞胞主要是骨髓来源的间充质干细胞。主要是骨髓来源的间充质干细胞。主要是骨髓来源的间充质干细胞。主要是骨髓来源的
3、间充质干细胞。胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞因道德伦理因道德伦理因道德伦理因道德伦理问题限制了其应用。骨髓来源的间充质干细胞是一类具有多问题限制了其应用。骨髓来源的间充质干细胞是一类具有多问题限制了其应用。骨髓来源的间充质干细胞是一类具有多问题限制了其应用。骨髓来源的间充质干细胞是一类具有多向分化潜能的细胞,但骨髓穿刺给病人带来的痛苦大,且只向分化潜能的细胞,但骨髓穿刺给病人带来的痛苦大,且只向分化潜能的细胞,但骨髓穿刺给病人带来的痛苦大,且只向分化潜能的细胞,但骨髓穿刺给病人带来的痛苦大,且只能得到少量细胞能得到少量细胞能得到少量细胞能得到少量细胞(大约大约大约大约1 1 1 1个
4、间充质干细胞个间充质干细胞个间充质干细胞个间充质干细胞/10/10/10/105 5 5 5基质支持细胞基质支持细胞基质支持细胞基质支持细胞),因而存在取材困难、病人不易接受的缺点。因此,国内外研因而存在取材困难、病人不易接受的缺点。因此,国内外研因而存在取材困难、病人不易接受的缺点。因此,国内外研因而存在取材困难、病人不易接受的缺点。因此,国内外研究人员积极寻找可替代的干细胞来源。究人员积极寻找可替代的干细胞来源。究人员积极寻找可替代的干细胞来源。究人员积极寻找可替代的干细胞来源。背景知识背景知识 2001200120012001年年年年 Zuk Zuk Zuk Zuk等首次从病人脂肪组织悬
5、液中分离获得等首次从病人脂肪组织悬液中分离获得等首次从病人脂肪组织悬液中分离获得等首次从病人脂肪组织悬液中分离获得了有多向分化能力的细胞,并将其命名为抽脂处理细胞了有多向分化能力的细胞,并将其命名为抽脂处理细胞了有多向分化能力的细胞,并将其命名为抽脂处理细胞了有多向分化能力的细胞,并将其命名为抽脂处理细胞(PLAPLAPLAPLA)。)。)。)。PLAPLAPLAPLA在特异性诱导剂下可分化为成骨细胞、软在特异性诱导剂下可分化为成骨细胞、软在特异性诱导剂下可分化为成骨细胞、软在特异性诱导剂下可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。之后,多个研究小组相骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。之后,多
6、个研究小组相骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。之后,多个研究小组相骨细胞、脂肪细胞和成肌细胞。之后,多个研究小组相继证实,脂肪组织中确实存在着与骨髓间充质干细胞相继证实,脂肪组织中确实存在着与骨髓间充质干细胞相继证实,脂肪组织中确实存在着与骨髓间充质干细胞相继证实,脂肪组织中确实存在着与骨髓间充质干细胞相似的成体干细胞。脂肪间充质干细胞的发现进一步拓宽似的成体干细胞。脂肪间充质干细胞的发现进一步拓宽似的成体干细胞。脂肪间充质干细胞的发现进一步拓宽似的成体干细胞。脂肪间充质干细胞的发现进一步拓宽了脂肪组织领域的研究。了脂肪组织领域的研究。了脂肪组织领域的研究。了脂肪组织领域的研究。背景知识背景知识二、
7、脂肪源间充质干细胞的优点二、脂肪源间充质干细胞的优点 首先,从人类医学角度说,获取脂肪间充质干首先,从人类医学角度说,获取脂肪间充质干细胞比骨髓源性干细胞容易的多。皮下脂肪切除术细胞比骨髓源性干细胞容易的多。皮下脂肪切除术是一种普通的外科手术,其安全性高、对患者带来是一种普通的外科手术,其安全性高、对患者带来的痛苦小。即的痛苦小。即AMSCs具有易获得性、安全、可迅速具有易获得性、安全、可迅速扩增及多向分化能力等特点,其将成为具有广阔治扩增及多向分化能力等特点,其将成为具有广阔治疗应用前景的一类成体干细胞。疗应用前景的一类成体干细胞。其次,脂肪组织比骨髓中所含干细胞比率大。其次,脂肪组织比骨髓
8、中所含干细胞比率大。通通过成纤维细胞集落形成单位比较脂肪组织显示,成人过成纤维细胞集落形成单位比较脂肪组织显示,成人骨髓来源细胞中成纤维细胞集落形成单位出现频率为骨髓来源细胞中成纤维细胞集落形成单位出现频率为1/500001/500001/10000001/1000000,而当脂肪组织用胶原酶消化,而当脂肪组织用胶原酶消化,除去上层漂浮的成熟脂肪细胞,下层细胞中成纤维细除去上层漂浮的成熟脂肪细胞,下层细胞中成纤维细胞集落形成单位的频率为胞集落形成单位的频率为1/1001/100,说明脂肪组织中,说明脂肪组织中干细干细胞数目至少是骨髓的胞数目至少是骨髓的500500多倍多倍 。脂肪间充质脂肪间充
9、质干细胞优点干细胞优点 最后,从经济和社会效益看,从脂肪组织中获最后,从经济和社会效益看,从脂肪组织中获取干细胞可将原本认为是废弃物的脂肪,如临床上取干细胞可将原本认为是废弃物的脂肪,如临床上脂肪抽吸术后的脂肪组织及动物屠宰后不可实用的脂肪抽吸术后的脂肪组织及动物屠宰后不可实用的内脏脂肪等变为干细胞库的重要来源,具有极大的内脏脂肪等变为干细胞库的重要来源,具有极大的经济与社会效益。经济与社会效益。脂肪间充质脂肪间充质干细胞优点干细胞优点 关于脂肪间充质干细胞标志,目前尚无统一标关于脂肪间充质干细胞标志,目前尚无统一标准。一般认为,脂肪间充质干细胞和骨髓间充质干准。一般认为,脂肪间充质干细胞和骨
10、髓间充质干细胞均表达细胞均表达CD44、CD105、STRO-1、CD166及及CD117。其中。其中CD117是一种干细胞因子受体,在全是一种干细胞因子受体,在全能或多能干细胞中表达,包括胚胎干细胞。能或多能干细胞中表达,包括胚胎干细胞。表面标记表面标记 除了上述几种标记外,脂肪间充质干细胞也表达除了上述几种标记外,脂肪间充质干细胞也表达其他多种分子标记,包括其他多种分子标记,包括CD29(1-整合素,在血管整合素,在血管发生治疗中起重要作用)、发生治疗中起重要作用)、CD44(透明质酸盐)和(透明质酸盐)和CD49e(5-整合素,在细胞粘附纤连蛋白中起重要整合素,在细胞粘附纤连蛋白中起重要
11、作用)等。作用)等。表面标记表面标记 不同研究组对脂肪间充质干细胞表面标记的鉴不同研究组对脂肪间充质干细胞表面标记的鉴定结果并不完全一致,如定结果并不完全一致,如Gronthos等发现等发现AMSCs不不表达表达STRO-1,但,但Zuk等发现表达等发现表达STRO-1。这些不一。这些不一致的结果可能与细胞所处状态及纯度有关。致的结果可能与细胞所处状态及纯度有关。表面标记表面标记报报道文献道文献AMSCs表面表面标记标记阳性阳性阴性阴性Gronthos,2001CD44、CD49d、CD49e、CD54、CD55、CD59、CD105、CD106和和HLA-ABCCD14、CD45、CD50、
12、CD56、HLA-DR和骨髓和骨髓基基质细质细胞表面分子胞表面分子STRO-1Zuk,2002CD13、CD29、CD44、CD105、CD71、STRO-1CD14、CD16、CD31、CD34、CD45、CD106、CD56De Ugarte,2003CD13、CD29、CD44、CD105、CD90、STRO-1CD49d、CD54、CD34、CD106Aust,2004CD10、CD13、CD29、CD44、CD90、和、和HLA-ABCCD11b、CD45和和HLA-DR表面标记表面标记 近几年的研究结果表明,近几年的研究结果表明,在合适诱导剂下,脂在合适诱导剂下,脂肪间充质干细胞和
13、骨髓干细胞一样,肪间充质干细胞和骨髓干细胞一样,可向脂肪、软可向脂肪、软骨、成骨、神经元细胞、成肌细胞、血管内皮细胞骨、成骨、神经元细胞、成肌细胞、血管内皮细胞等方向分化。等方向分化。三、多向分化潜能三、多向分化潜能多向分化潜能多向分化潜能Strem BM,2005多向分化潜能多向分化潜能分化分化方向方向相关文献相关文献骨骼肌骨骼肌Mizuno,2002;Bacou,2004;陈希平陈希平,2004心肌心肌Rangappa,2003;Planat-Benard,2004;Yamada,2006(棕棕色脂肪组织色脂肪组织);张端珍张端珍,2005;王燕王燕,2005成骨成骨Zuk,2001,20
14、02;Halvorsen,2000;Hattori,2004;陈希哲陈希哲,2004软软骨骨Huang,2004;Winter,2003;严笠严笠,2005脂肪脂肪Zuk,2001,2002;Sen,2001;Von Heimburg D,2001神神经经Safford,2004;Ashjian,2003;Rchman,2004;杨立业杨立业,2003,2004 脂肪间充质干细胞向不同细胞分化是在特异性脂肪间充质干细胞向不同细胞分化是在特异性诱导因子作用下进行的。诱导因子作用下进行的。下面介绍常用的一些多向诱导分化因子及诱导下面介绍常用的一些多向诱导分化因子及诱导后的细胞特性。后的细胞特性。多
15、向分化潜能多向分化潜能 细胞类型细胞类型 诱导物诱导物 细胞特性细胞特性 脂肪细胞脂肪细胞 地塞米松,异丁基甲基黄嘌,胰岛素等 细胞中充满脂滴,油红o染色阳性成骨细胞成骨细胞 2-磷酸抗坏血酸,-甘油磷酸,地塞米松等钙化性基质产物,茜素红染色阳性骨骼肌细胞骨骼肌细胞 地塞米松,氢化可的松,或5-氮杂胞苷 多核形态,骨骼肌肌性素重链/MyoD表达 心肌细胞心肌细胞 5-氮杂胞苷 细胞圆形,-肌动蛋白和肌钙蛋白-I表达 神经元细胞神经元细胞 -巯基乙醇或者异丁基甲基黄嘌,消炎痛等细胞缩小、周围有多个神经突起 内皮细胞内皮细胞 血管内皮细胞生长因子,碱性成纤维细胞生长因子 细胞之间形成网格样结构,表
16、达内皮细胞特异性抗原 肝肝(实质实质)细细胞胞肝细胞生长因子,抑瘤素M表达白蛋白和-胎蛋白 肝实质细胞肝实质细胞 在在20062006年年4 4月第月第1616卷卷4 4期的自然科学进展上,裴雪涛期的自然科学进展上,裴雪涛等人发表的文章人脂肪来源的干细胞体外培养特性及等人发表的文章人脂肪来源的干细胞体外培养特性及分化为肝细胞样细胞的研究。分化为肝细胞样细胞的研究。脂肪源性干细胞的分离因物种不同消化方法不同。脂肪源性干细胞的分离因物种不同消化方法不同。本实本实验室采用型胶原酶消化法分离获得猪脂肪源干细胞,表达脂验室采用型胶原酶消化法分离获得猪脂肪源干细胞,表达脂肪干细胞表面标记,在合适诱导剂下,
17、这些细胞分化成了成肪干细胞表面标记,在合适诱导剂下,这些细胞分化成了成骨细胞、成肌细胞和脂肪细胞,在此作一简单介绍。骨细胞、成肌细胞和脂肪细胞,在此作一简单介绍。四、猪四、猪AMSCs的培养及诱导分化的培养及诱导分化 细胞培养细胞培养7-8 天后,细胞生长即可达天后,细胞生长即可达80%-90%融合,贴壁细融合,贴壁细胞紧密排列成漩涡状、网状、辐射状,有一定的方向性,集落大小胞紧密排列成漩涡状、网状、辐射状,有一定的方向性,集落大小不一,含数个至数百个细胞不等;集落中细胞形态为典型梭形细胞不一,含数个至数百个细胞不等;集落中细胞形态为典型梭形细胞(图图A),这就是我们所要分离获得的猪,这就是我
18、们所要分离获得的猪AMSCs。原代培养。原代培养14 d 左右左右即可形成致密单层即可形成致密单层(图图B)。BAAMSCs的培养特性的培养特性CD44+(50)CD105+(100)CD14(50)CD34 (100)CD106(100)HLA-DR(50)利用免疫组织化学方法检测猪利用免疫组织化学方法检测猪AMSCsAMSCs特异性表面标记,结果:特异性表面标记,结果:CD44CD44和和CD105CD105呈阳性。呈阳性。CD14CD14,CD34,CD106,HLA-DRCD34,CD106,HLA-DR均为阴性。均为阴性。AMSCs的表面标记的表面标记 在地塞米松、抗坏血酸和在地塞米
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