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骨髓间充质干细胞成软骨分化机制研究

进展

张佳瑶同济大学口腔医学院·同济大学附属口腔医院修复科，上海牙组织修

复与再生工程技术研究中心200072

刘玛丽浙江杭州师范大学310000

摘要：近年来，随着我国科技实力的不断增强，骨组织工程飞速发展，为骨

修复带来了全新的期盼。骨髓间充质干细胞是骨组织工程中的种子细胞，通过诱

导骨髓间充质干细胞定向分化为软骨细胞能够有效治疗骨关节炎、软骨缺损等疾

病，由于骨髓间充质干细胞在分化过程中不仅涉及众多信号通路，并且还会受到

蛋白质、药物、RNA以及基因等多种因素的影响，因此，为进一步提升骨髓间充

质干细胞在科学研究和临床中的应用效果，本篇文章将依据国内外的相关研究，

对骨髓间充质干细胞成软骨分化机制的研究进展展开综述。

关键词：骨髓间充质干细胞；软骨细胞；分化机制

引言：骨髓间充质干细胞是一种尚未分化充分的类中胚层细胞，具有多向分

化潜能，能够在特定的条件下分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、心肌细胞

以及神经元等[1-5]。由于骨髓间充质干细胞取材方便、对身体损伤小并免疫原性

相对较低，所以，它在组织工程学中的应用非常广泛，是骨组织工程中不可或缺

的种子细胞。近年来，随着我国人口老龄化的加剧，软骨病变、骨关节炎等疾病

的发病率显著提升，对广大老年人群的机体健康和日常生活造成了严重的影响。

软骨组织主要由细胞外基质和软骨细胞共同组成，属于一种结缔组织，由于该组

织内缺少血管和神经支配，一般无法自我再生，再加之软骨细胞的增殖能力也非

常薄弱，所以，软骨损伤通常无法自我修复，如何有效治疗软骨相关疾病一直深

受医学界的关注。随着骨组织工程的高速发展，诱导骨髓间充质干细胞向软骨细

胞分化在治疗软骨病变、骨关节炎等疾病中的优势作用日益凸显，但是，由于骨

髓间充质干细胞成软骨在分化过程中很容易因发生肥大变性而生成纤维软骨，从

而导致治疗陷入中断或者失败，故此，总结分析骨髓间充质干细胞成软骨分化机

制的研究进展对于相关科学研究及临床治疗具有重要意义[6-10]。

一、Wnt/β-catenin信号通路对于骨髓间充质干细胞成软骨分化的调控作用

Wnt信号通路是一类在物种进化过程中高度保守的信号通路，对于动

物胚胎的早期发育、器官形成、组织再生等生理过程中具有重要作用。β-

catenin是一种多功能蛋白质，在正常的体细胞中，β-catenin仅仅作为一种细

胞骨架蛋白在包膜处与E-cadherin形成复合体，以便维持同型细胞黏附、防止

细胞移动，而Wnt分泌后可与细胞表面特异性受体产生相互作用，使β-catenin

避免因被磷酸化而降解，从而实现β-catenin在细胞质中积累，如此一来，β-

catenin不仅可以在细胞连接处与E-Cadherin相互作用，参与黏合带形成，而且

游离的β-catenin也能够进入细胞核中调节基因表达[11-13]。据相关临床研究显

示，药物、蛋白质、细胞因子以及RNA等多种因素都可通过影响Wnt/β-catenin

信号通路而间接调控骨髓间充质干细胞成软骨分化[14]。经大鼠骨髓间充质干细胞

成软骨分化实验资料证实，利用雷奈酸锶对大鼠骨髓间充质干细胞加以诱导能够

有效促进软骨生成，并且雷奈酸锶可逆转因β-catenin激动剂氯化锂所引起的

抑制软骨生成作用，由此可见，雷奈酸锶可通过抑制Wnt/β-catenin信号通路

的方式促进骨髓间充质干细胞成软骨分化；经大鼠骨髓间充质干细胞成软骨分化

淫羊藿素对照实验资料显示，淫羊藿素对于骨髓间充质干细胞中的蛋白多糖、Ⅱ

型胶原、β-catenin、前体mRNA的表达具有促进作用，由此可见，淫羊藿素能

够通过激活Wnt/β-catenin信号通路的方式促进大鼠骨髓间充质干细胞体外成

软骨分化；经新型小分子物质SM04690实验研究证实，该物质对于Wnt/β-

catenin信号通路促进大鼠骨关节炎模型软骨生成具有良好的抑制作用，能够有

效避免关节破坏。除此之外，据人关节软骨细胞及肥大软骨细胞中miRNA的表达

谱研究显示，miR-218在人骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中对于肥大标志物

MEF2C、X型胶原蛋白α1链以及Runx2的表达起到靶向促进作用，以实现抗肥厚

性，并且，该靶向促进作用也可与Wnt/β-catenin信号通路的激活相抵消，由

此可见，miR-28能够通过抑制Wnt/β-cat