干细胞与肌肉骨骼修复微环境的相互作用

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的组织微环境的操作已成为一种有希望的方法，以增强干细胞/祖细胞的再生能力为肌肉骨骼修复。微环境的组合物是由驻留细胞，细胞外基质，细胞因子和趋化因子以及生物力学性能和营养状态决定。微环境是由稳态和天然组织的变性阶段改变。周围宿主微环境的所有变化肯定会改变植入的干细胞/祖细胞的生物学特性。因此，干细胞微环境沟通的透彻理解，因此会加快肌肉骨骼修复成功。为配合主题，本期特刊“干细胞和肌肉骨骼修复的微环境之间的相互作用，”我们非常高兴能够呈现11页被录用的论文（7篇研究论文和4篇评论文章），其中如何微环境影响的干细胞/祖细胞被很好地研究。

骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)在骨模型和骨重塑过程中起重要作用;然而，他们的生物学是受细胞因子，生物力学刺激，和其他类型的细胞。骨质疏松小鼠B淋巴细胞生成增多[1]，其构成为BM-MSC的一个微环境因素。潘等人的研究。检查骨质疏松激活B淋巴细胞首先通过卵巢切除或脾切除去势建立模型大鼠骨质疏松症的参与。检查3个月术后表明，两种模型显示出骨质疏松症，骨量和质量，以及B淋巴细胞的活化的损失所表示的标志，表示为在骨髓细胞CD3-CD45RA双阳性的比例增加，而单独SPX诱导的B淋巴细胞的活化但不诱导的骨质疏松症。进一步的细胞研究发现，脂多糖预处理的B淋巴细胞抑制BM-MSC的矿物沉积和碱性磷酸酶活性成骨诱导条件下，这表明受损骨生成，而未经处理的正常B淋巴细胞没有这样的效果。在另一方面，BM-MSC的成骨的抑制可通过加入地塞米松或缺口抑制剂得到缓解。这些结果表明，骨损失绝经后可能是由于这对BM-MSC的成骨和地塞米松或陷波抑制剂的负面影响可以通过抑制B淋巴细胞减少骨质流失活化的B淋巴细胞。谷氨酰胺提供了细胞的能量需求，并用作在骨稳态次级代谢调节。周博士及其同事在这个问题上贡献一份审查文件，以majorly总结关于如何谷氨酰胺代谢介导的BM-MSC的生物能源，以及如何谷氨酰胺影响增殖，分化和矿化最近的证据。 The authors suggested that extensively basic and clinical investigations are needed to deeply understand the importance of glutamine metabolism in bone homeostasis and to develop new therapeutic strategies. To facilitate the osteogenesis of rat BM-MSCs在体外， Ni博士小组使用20iu /ml促红细胞生成素结合循环机械拉伸(1 Hz正弦曲线设定10%延伸率);其潜在机制可能与ERK1/2信号通路的激活有关。黄博士的研究小组发现，10mm锶(骨组织中的一种微量元素)能够促进人骨髓间充质干细胞和胎盘源性骨髓间充质干细胞的成骨基因表达和矿化。有趣的是，使用来自成骨分化脂肪来源干细胞(ADSCs)的外泌体，ADSCs的成骨分化明显增强。Yang博士和同事进一步确定，这种增强与骨分化的ADSCs衍生的上调(201)和下调(33)外泌体mirna有关。因此，除了常驻细胞、生物活性化合物和生物力学刺激外，外泌体mirna可能成为增强内源性和外源性干细胞/祖细胞成骨的新靶点。

在椎间盘退变的原因中，观察到椎间盘形态、基质成分和微环境的逐渐变化[2,3.]。在Vadala博士和他的合著者撰写的综述论文中，我们描述了健康和退化IVD微环境的最新知识，并总结了IVD微环境成分是如何调控MSC的活性和生物学潜力的。作者进一步强调，在开发基于msc和生物医学的疗法之前，要考虑IVD微环境。IVD微环境也受到原生细胞表型的影响，表型会在衰老过程中发生变化。Cheng等从2月龄和24月龄SD大鼠尾侧IVD中分离出髓核(NP)细胞;老龄大鼠NP细胞呈衰老表型，细胞增殖能力和迁移能力下降。采用芯片技术对幼龄和衰老NP细胞的转录组进行了分析。在年轻和衰老的NP细胞中，共报道了1038个差异表达基因，上调基因主要富集于TNF信号通路，下调基因富集于细胞外基质受体相互作用。结果揭示了NP细胞衰老的潜在基因和途径，这些基因和途径本应随着年龄的增长而增加。报告的发现为young提供了丰富的转录数据集vs。衰老的NP细胞，这可能有助于开发新的生物方法来治疗退行性椎间盘疾病。

肌腱是肌肉力传递至骨，从而允许关节运动和随后的身体运动[4]。人们认为肌腱仅仅由腱细胞组成;然而，最近的研究表明，人和小鼠的肌腱中都含有干细胞，即肌腱干细胞/祖细胞(TSPCs) [5]。在张博士和同事的综述中，综述了近年来在TSPCs的鉴定和表征及其与细胞外基质的相互作用和机械载荷方面的研究进展;同时，作者概述了在理解TSPC生物学和功能的挑战在活的有机体内由于其异质性和特异性标记的缺乏，提示TSPCs的机制生物学及其在肌腱发育、生长、修复和病理中的作用需要进一步阐明。

干细胞与局部微环境的相互作用是双向的。微环境不仅可以影响干细胞的命运，而且干细胞还可以积极地影响受损组织的局部微环境。Fang采用大鼠外周神经损伤模型，移植的胚胎脊髓细胞除产生神经元外，还对远端神经的局部雪旺细胞有调节作用，诱导其产生近端轴突，促进神经再生。肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)是一种进展性疾病，影响大脑和脊髓的神经细胞，导致肌肉失去控制。由于生物利用度低，半衰期短在活的有机体内在诊所，单独神经营养因子的鞘内给药的预期结果是很难达到的。Pawlukowska等。执行使用自体谱系阴性林临床研究（^-）干细胞治疗ALS。笔者认为林^-基于干细胞的治疗将是经典的ALS治疗，因为林合理的和有前途的替代^-干细胞可以为宿主的神经元产生营养支持，刺激神经营养因子的分泌，并分化为少突胶质细胞祖细胞或神经元。在这篇文章中，作者完成了一项评估鞘内给药骨髓Lin影响的临床试验^-32例肌萎缩侧索硬化症患者的干细胞研究结果:6例患者在术后28天关节恢复良好，23例稳定，3例恶化。虽然观察到一些有价值的发现，但也有一些局限性，如患者数量少、缺乏对照组、观察周期短等。

在肌肉再生过程中，正如Dort等人所研究的，促炎和抗炎巨噬细胞的空间募集除了时间募集外也存在差异;促炎巨噬细胞位于增殖卫星细胞附近，而抗炎巨噬细胞位于含有分化成肌细胞的再生区附近。在动物模型中，促炎巨噬细胞的消耗导致肌肉再生受损。抑制巨噬细胞由促炎表型向抗炎表型转换可减少肌纤维生长，但不影响坏死组织的清除。在细胞水平上，促炎巨噬细胞促进成肌细胞增殖，抑制分化;抗炎巨噬细胞抑制成肌细胞增殖，刺激其分化和肌纤维生长。直接共培养巨噬细胞也能促进肌原性细胞的增殖，抑制其凋亡。总之，这些发现表明，不同亚群的巨噬细胞在调控卫星细胞/成肌细胞功能、肌发生进展和最佳肌肉再生方面具有互补作用。

总之，本期特刊发表的文章为理解干细胞/祖细胞与骨、椎间盘、肌腱、肌肉和神经再生微环境之间的相互作用增加了新的视角。我们希望这些基础研究和临床研究能有助于干细胞治疗肌肉骨骼修复的发展。最后，我们要感谢本刊的所有作者、审稿人和编委会成员，感谢他们的贡献和帮助，使本刊特刊获得成功。

的利益冲突

编辑们宣称没有利益冲突。

致谢

这项工作得到了AO基金会AOSpine国际,中国国家自然科学基金(格兰特数字81702171、81702171、51873069和81702191),基础研究基金为中央大学、华南理工大学(2018 ms70),深圳双链项目支持的创新和开发行业工业和信息化局深圳(201806081018272960号),广东省科学技术厅《广东省科学技术计划》(编号:2017A010105026)。

Yong-Can黄
甄李
小君李
Feng-Juan律

参考文献

1. T. Masuzawa, C. Miyaura, Y. Onoe等，“雌激素缺乏刺激小鼠骨髓B淋巴生成，”临床研究杂志第94卷第1期1994年，第1090-1097页。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
2. 研究。黄，五Y. L.梁，W. W. Lu和K. D. K.六合“在椎间盘的间充质干细胞为基础的再生微环境的影响，”脊柱日报第13卷，no。3，第352-362页，2013。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
3. 研究。黄，“椎间盘再生:营养是否起主导作用?”自然评论风湿病学，第10卷，第2期。9，第561-566页，2014。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
4. J.张和J. H.-C.王，“兔肌腱干细胞和肌腱细胞的微分性质的表征，”BMC肌肉骨骼疾病第11卷，no。1，第10页，2010。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索
5. 戴国忠，李玉杰，陈m.h.，陆炳培，芮元芳，“肌腱干/祖细胞老化:调节和再生”，世界干细胞杂志第11卷，no。9，第677-692，2019。查看在：出版商网站|谷歌学术搜索

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