磁场对骨髓间充质干细胞作用的研究进展
健康
2024-12-16 08:34
宁夏
骨髓间充质干细胞是可以进行自我复制和多向分化的全能干细胞。在骨相关疾病的研究中，骨髓间充质干细胞可以用来修复骨折，软骨缺损，肌腱缺损和补充造血基质等。正是由于其全能性表现，骨髓间充质干细胞被广泛应用在再生医学中。磁场作为一种安全，无创的物理刺激，在骨科治疗中获得了广泛的应用。近些年来，很多研究表明不同参数的磁场对骨髓间充质干细胞的增殖，活力，分化，迁移各个方面都有着积极的作用。本文旨在总结低频磁场对骨髓间充质干细胞的作用及可能机制，并进一步探讨两者结合的相关应用和前景。目前磁场对骨髓间充质干细胞增殖的研究成果非常多。关于极低频正弦磁场的报道结果非常不一致，Song 等人利用 1mT，15Hz 的正弦磁场刺激大鼠骨髓间充质干细胞，每天磁场暴露 1h，发现细胞培养的第 4 天开始，细胞增殖水平增加。同时在培养的第 7 天和第 10 天增加效应最为明显。Tu 等人进一步发现，大鼠骨髓间充质干细胞经过 15Hz 的正弦磁场暴露后，增殖效应还能持续一段时间。Park JE 等人的研究中指出 1mT，50Hz 或者 100Hz 的正弦磁场持续暴露 4天或者8天，对人的骨髓间充质干细胞增殖没有响。Zhang 等人的结果也指出强度为 1mT，频率 7.5,15,30,50, 75Hz 的正弦磁场暴露 24h 对人骨髓间充质干细胞的增殖没有显著影响。而 Cho H 等人用 1mT，50Hz 的正弦磁场持续刺激人骨髓间充质干细胞 12 天，发现干细胞的增殖被显著抑制。同样 Yan 等人将取自 12 周流产胎儿的骨髓间充质干细胞放置在20mT，50Hz 的正弦磁场中，每天刺激 12h，连续刺激 23 天后发现细胞生长受到抑制。无独有偶，Safari 等人观察到 400μT，50Hz 的正弦磁场暴露一周后，大鼠骨髓间充质干细胞的增殖和活性均下降。对于脉冲磁场，大部分研究提示对骨髓间充质干细胞的增殖有促进作用。Esposito 等人利用强度为1.8-3mT，频率 75Hz 的脉冲磁场作用于人骨髓间充质干细胞，每天暴露 8h 并持续 14 天。最终他们发现细胞的增殖水平显著提升。同样，Kaivosoja 团队发现人源的骨髓间充质干细胞经过 0.1mT，15Hz 的脉冲磁场持续暴露可以促进细胞的增殖活性。从以上的一些报道可以发现，正弦磁场对骨髓间充质干细胞增殖的研究结果波动性很大。我们认为这可能是与磁场的暴露方式差异有关。同时我们注意到，通过对这些报道的对比，我们可以发现正弦磁场对增殖的作用可能在细胞生长的不同时间段有不同的效应。综合当前的一些研究结果，多种参数磁场对骨髓间充质干细胞的成骨分化效应十分明显。这无疑为磁场应用在骨不连和骨折治疗提供了丰富的理论依据。Song 等人发现 1mT，15Hz 的正弦磁场对大鼠间充质干细胞的成骨和骨基质矿化能力的作用具有时间依赖性。具体表现为干细胞磁场暴露 7 天，每天暴露 4h 后细胞成骨能力促进作用最明显。干细胞磁场暴露 14 天，则是每天暴露1h 效果最为显著[10]。Luo 等人利用强度为 1.1mT，频率从 5Hz 到 150Hz 的脉冲磁场刺激人骨髓间充质干细胞，每天磁场暴露 30 分钟，持续 21 天。他们发现细胞的碱性磷酸酶活性增高，并且成骨相关蛋白 I 型胶原和 OC 表达增高。Jansen 团队使用 0.1mT，15Hz 的脉冲磁场持续作用于人骨髓间充质干细胞，结果显示细胞的成骨相关基因上调同时骨基质矿化能力增加，然而未见碱性磷酸酶活性改变。Tu 等人研究了 15Hz 正弦磁场对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的持续性影响，他们发现预暴磁处理的干细胞在暴磁结束后仍能展现出增强的成骨分化潜能。当然还有部分实验结果没有观察到磁场对骨髓间充质干细胞成骨分化有明确作用。Yan 等人的报道显示将人骨髓间充质干细胞在20mT，50Hz 的正弦磁场下每天暴露 12h，持续 23 天。干细胞的成骨分化能力并未发生显著改变。Kaivosoja 团队的研究也提示 0.1mT，15Hz 的脉冲磁场对低接种率的人骨髓间充质干细胞成骨分化没有明显影响。值得注意的是，Ferroni L 等人的研究显示极低频脉冲磁场只有联合成骨诱导培养基才能对与人脂肪间充质干细胞成骨分化起作用。考虑到脂肪来源的间充质干细胞与骨髓间充质干细胞的性质相似，这一研究的参考价值很大。
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