微重力對干細(xì)胞增殖分化影響的研究進(jìn)展

朱天飛 朱飛燕 耿倚云 朱偉民 段莉 王大平*

在既往的研究中發(fā)現(xiàn)，太空飛行能夠引起人體的生理和病理變化，如心血管功能障礙、骨密度下降、肌肉萎縮等[1]，當(dāng)人體從地球重力到空間微重力，改變的重力環(huán)境能夠引起生命體結(jié)構(gòu)—功能的顯著變化。由此，國內(nèi)外開展了許多微重力相關(guān)研究來探究其對于生命體的作用影響。干細(xì)胞作為應(yīng)用組織工程最具前景的種子細(xì)胞，國內(nèi)外也開展了許多相關(guān)的研究。筆者希望通過查閱模擬微重力對干細(xì)胞增殖分化的影響的研究文獻(xiàn)，以期找出相關(guān)線索。

1 背景研究

1.1 干細(xì)胞的研究背景

干細(xì)胞作為一種具有多向潛能分化的細(xì)胞，在特定的誘導(dǎo)條件下，可向脂肪、骨、軟骨、神經(jīng)等多個(gè)方向分化。根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞;胚胎干細(xì)胞作為一種高度未分化細(xì)胞，具有發(fā)育的全能性，但由于其誘導(dǎo)分化難度和道德爭論，人胚胎干細(xì)胞研究的開展受到了明顯限制[2-3]，目前針對成體干細(xì)胞的研究更為廣泛，其中骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和造血干細(xì)胞是目前研究相對成熟的成體干細(xì)胞。我們對于不同來源的成體干細(xì)胞的培養(yǎng)和研究也在不斷的加深，成體干細(xì)胞有望在組織工程中取得新的突破。

1.2 微重力的研究背景

地球表面的物體所受的有效重力是由地球重力與其運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力共同決定的[4]。如果物體的有效重力加速度（有效重力除以物體的質(zhì)量）與地面重力加速度（）比值小于1，則稱為低重力水平。微重力的定義是指有效重力加速度小于10-6的環(huán)境，該環(huán)境默認(rèn)為微重力環(huán)境。目前能夠?qū)崿F(xiàn)重力改變的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)[5]包括了空間實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、消除重量感知平臺(tái)（落管、自由下落及鐘擺）和消除加速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（回轉(zhuǎn)式、螺旋式效應(yīng)模擬裝置）等。我們常采用消除加速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)微重力環(huán)境來進(jìn)行基礎(chǔ)細(xì)胞研究，其中三維回轉(zhuǎn)器（three dimentional clinostat，TDC）、旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器（rotating wall vessel bioreactor，RWV）、旋轉(zhuǎn)灌流式生物反應(yīng)器（rotating wall perfusion vessel bioreactor，RWPV）是最為普遍的裝置。

1.3 微重力對干細(xì)胞組織工程應(yīng)用影響的研究背景

目前部分研究認(rèn)為模擬微重力能夠促進(jìn)干細(xì)胞增殖及定向分化，模擬微重力環(huán)境通過創(chuàng)造一個(gè)低紊流、低剪切力的三維培養(yǎng)環(huán)境，能夠促進(jìn)種子細(xì)胞的聚集，并且引導(dǎo)其在支架材料中均勻分布[6]，同時(shí)在模擬微重力的環(huán)境中，由于物體受到有效重力的影響較小，支架材料也更容易形成尺寸更大且分布均勻的復(fù)合物[7]。干細(xì)胞在模擬微重力環(huán)境下的增殖較平面增殖效率更高，在未進(jìn)行人為誘導(dǎo)分化的條件下，對重力敏感的成骨分化速率減緩，而相對對重力影響不敏感的成脂、成軟骨、成心肌細(xì)胞分化速率加快。但是有部分研究持相反意見。因此，模擬微重力環(huán)境對干細(xì)胞的影響有待進(jìn)一步的研究。

2 微重力對干細(xì)胞增殖分化的影響

2.1 微重力對干細(xì)胞增殖的影響

目前大部分的研究都認(rèn)為模擬微重力能夠促進(jìn)干細(xì)胞的增殖和更好地維持干細(xì)胞狀態(tài)。Zhang 等[8]（2006 年）分別在模擬微重力環(huán)境下和正常重力環(huán)境下培養(yǎng)狗骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（dMSCs），通過運(yùn)用掃描電鏡觀察干細(xì)胞（dMSCs）的形態(tài)和增殖情況。研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的dMSCs 的生長速度較正常重力條件下培養(yǎng)的干細(xì)胞更快。Yuge 等[9]（2006 年）也在實(shí)驗(yàn)中論證了這個(gè)觀點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的人間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）的增殖率較對照組提高近3 倍，同時(shí)培養(yǎng)7 d 后發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境培養(yǎng)下的干細(xì)胞CD44/CD29 和CD90/CD29 的陽性表達(dá)率較對照組增加了將近6 倍。Kawahara 等[10]（2009 年）在研究中發(fā)現(xiàn)，模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞（ESCs）培養(yǎng)3 d 后會(huì)聚集成許多小球，在培養(yǎng)7 d 后模擬微重力環(huán)境下的干細(xì)胞量是正常重力環(huán)境下培養(yǎng)干細(xì)胞的8 倍。在近幾年的研究中，越來越多研究者關(guān)注到研究尚不廣泛的其他成體干細(xì)胞，許多研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下也能夠促進(jìn)此類成體干細(xì)胞增殖。Zhang 等[11]（2015 年）對脂肪源性干細(xì)胞（ADSC）進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞量較普通重力培養(yǎng)下的干細(xì)胞明顯增多。Zhang 等[12]（2014 年）在對小鼠精原干細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞在最初3 d 經(jīng)歷了生長延遲，但是經(jīng)過14 d 的培養(yǎng)后，干細(xì)胞的數(shù)量明顯增加，且干細(xì)胞細(xì)胞團(tuán)大小為正常重力培養(yǎng)下細(xì)胞團(tuán)的5 倍。He 等[13]（2016 年）將人牙髓干細(xì)胞（hDPSCs）分別放置在模擬微重力環(huán)境和正常重力環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)72 h 后運(yùn)用MTT 法分析細(xì)胞增殖水平，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞數(shù)是正常重力下干細(xì)胞的1.5 倍。綜上，在模擬微重力環(huán)境下，干細(xì)胞能夠獲得更快的增殖速率。但是仍然有部分學(xué)者對此提出了反對的意見，他們發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下，干細(xì)胞的增殖會(huì)受到明顯的抑制。Merzlikina 等[14]（2004 年）在對人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞更加扁平化分布，而且分布的密度較正常重力培養(yǎng)的干細(xì)胞更疏。Wang 等[15]（2011 年）在研究中發(fā)現(xiàn)，低重力環(huán)境（10-3）下培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞（ESCs）增殖速率較正常重力下的胚胎干細(xì)胞顯著降低，但在正常平板培養(yǎng)10 h 后，干細(xì)胞黏附能力恢復(fù)到正常水平。Yan 等[16]（2015 年）在對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）的研究中運(yùn)用測量增殖細(xì)胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）蛋白水平評估細(xì)胞增殖水平，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力下培養(yǎng)的干細(xì)胞PCNA 蛋白的表達(dá)較重力培養(yǎng)下的干細(xì)胞明顯減弱。在對比雙方的環(huán)境設(shè)置后并未發(fā)現(xiàn)明顯差異，不排除是實(shí)驗(yàn)操作導(dǎo)致的結(jié)果差異。目前關(guān)于微重力是否能促進(jìn)干細(xì)胞增殖的爭論仍然存在，盡管雙方從不同方面證明自己的觀點(diǎn)，但仍有待于進(jìn)一步研究。

2.2 微重力對干細(xì)胞分化的影響

在模擬微重力下環(huán)境培養(yǎng)的胚胎干細(xì)胞（ESCs）能夠形成胚狀體，同時(shí)能夠順利地分化為內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、肝細(xì)胞、血管細(xì)胞、心肌細(xì)胞和其他類型的組織分化細(xì)胞[17]，模擬微重力的環(huán)境下干細(xì)胞也能夠順利地實(shí)現(xiàn)成骨、成軟骨及成脂多向分化，維持干細(xì)胞的干性。目前許多研究[16,18-20]都證明了模擬微重力環(huán)境會(huì)影響干細(xì)胞的分化。在最新的TZ-1 太空試驗(yàn)中（2018 年）[21]，研究發(fā)現(xiàn)微重力的環(huán)境能夠促進(jìn)干細(xì)胞形成3D聚集體，同時(shí)有效維持干細(xì)胞的干性，Merzlikina 等[14]（2004 年）在對人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（hMSCs）進(jìn)行研究中發(fā)現(xiàn)，盡管模擬微重力環(huán)境下，干細(xì)胞的增殖受到抑制，但是在將干細(xì)胞恢復(fù)到正常重力培養(yǎng)后，干細(xì)胞的分化狀態(tài)可以得到恢復(fù)。本文為了論證模擬微重力對于干細(xì)胞分化潛能的影響，將從成骨分化、成軟骨分化和成脂分化3 個(gè)方向進(jìn)行回顧研究。

2.2.1 成骨分化

目前為止，許多學(xué)者從不同角度證實(shí)了模擬微重力環(huán)境能夠抑制干細(xì)胞向成骨分化。Nishikawa 等[18]（2005 年）在研究中發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)下的干細(xì)胞在成骨誘導(dǎo)分化后，其堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性較普通重力培養(yǎng)組相比下降了40% ; 將大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MMCs）復(fù)合鈣磷羥基磷灰石（IP-CHA）共培養(yǎng)2 周后，在同種異體大鼠中植入該IP-CHA/MMC 復(fù)合材料，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞的骨形成量比對照組顯著降低。Yan 等[16](2015 年) 在研究中通過檢測ALP 和核結(jié)合因子1（Cbfa1）的表達(dá)來評估干細(xì)胞的成骨潛能，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞較對照組的成骨潛能受到明顯的抑制。在空間試驗(yàn)中（2018 年）[19]，對hMSC進(jìn)行成骨分化的定向誘導(dǎo)后發(fā)現(xiàn); 即使在成骨誘導(dǎo)條件下，空間微重力也能夠抑制成骨分化并引起干細(xì)胞向成脂肪分化。但是也有學(xué)者認(rèn)為，延長模擬微重力對干細(xì)胞的作用可能會(huì)逆轉(zhuǎn)該結(jié)果。Xue 等[20]（2017 年）在研究中發(fā)現(xiàn)，短時(shí)間模擬微重力環(huán)境的刺激（72 h 內(nèi)）能夠促進(jìn)MSCs 向內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)元和脂肪細(xì)胞分化，但是延長模擬微重力刺激時(shí)間后（10 d），能夠促進(jìn)MSCs 向成骨細(xì)胞分化。綜上所述，微重力能夠抑制干細(xì)胞的成骨分化同時(shí)促進(jìn)成脂分化，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，成骨分化抑制可能會(huì)被逆轉(zhuǎn)。

2.2.2 成脂分化

大部分的實(shí)驗(yàn)都論證了干細(xì)胞在微重力的環(huán)境中更容易向脂肪分化。在空間試驗(yàn)中，研究中發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞在成骨誘導(dǎo)的培養(yǎng)條件下，空間微重力也抑制了成骨分化并引起成脂肪分化[19-20]。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)其中脂肪分化的4 個(gè)特異性基因的表達(dá)增加，包括CFD、LEP、CEBPB 和PPAR- 。

2.2.3 成軟骨分化

目前大部分的研究認(rèn)為模擬微重力能夠促進(jìn)干細(xì)胞向成軟骨分化。Yuge 等[9]（2006 年）通過將模擬微重力下培養(yǎng)的hMSCs 和正常重力培養(yǎng)下的干細(xì)胞移植到軟骨缺損的小鼠中，發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞在7 d 后在軟骨缺損區(qū)域形成了透明軟骨，而正常重力下培養(yǎng)的干細(xì)胞僅形成非軟骨細(xì)胞。Wu 等[22]（2013 年）在研究中運(yùn)用逆轉(zhuǎn)錄PCR（reverse transcription PCR, RT-PCR）和蛋白質(zhì)免疫印跡（western blot，WB）評估軟骨細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，如Ⅱ型膠原蛋白（Type Ⅱcollagen）和聚集蛋白聚糖（Aggrecan）的mRNA 和蛋白質(zhì)表達(dá)及甲苯胺藍(lán)染色，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬微重力下培養(yǎng)下的干細(xì)胞在維持軟骨形成表型和誘導(dǎo)干細(xì)胞向軟骨分化方面優(yōu)于靜態(tài)培養(yǎng)組。該結(jié)論也同樣在Yin等[23]（2018 年）的研究中被證實(shí)。但是也有學(xué)者對此提出了相反的意見，Mayer-Wagner 等[24]（2014 年）在對人間充質(zhì)干細(xì)胞研究中，運(yùn)用番紅-O 和Ⅱ型膠原的染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞的成軟骨分化能力較靜態(tài)培養(yǎng)組要差，同時(shí)發(fā)現(xiàn)模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的COL10A1和COL2A1 的表達(dá)較靜態(tài)培養(yǎng)組均顯著降低，該作者認(rèn)為模擬微重力抑制了干細(xì)胞向軟骨分化。目前，關(guān)于微重力是否能促進(jìn)干細(xì)胞向成軟骨分化的爭論仍然存在，但仍有待于進(jìn)一步研究。

3 機(jī)制研究

根據(jù)當(dāng)前的研究，對于微重力是如何影響干細(xì)胞并引起其生物分子學(xué)性質(zhì)改變的機(jī)制解釋仍然是不充分的。但是我們可以從其中提煉出一些可能發(fā)揮作用的通路及因子。

3.1 微重力影響干細(xì)胞增殖機(jī)制研究

目前部分研究發(fā)現(xiàn)微重力能夠促進(jìn)干細(xì)胞增殖，但缺乏更深層次的機(jī)制研究;部分持反對意見的研究者認(rèn)為細(xì)胞周期的抑制是導(dǎo)致細(xì)胞增殖抑制的主要原因。Dai 等[25]（2007年）在研究中提出模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞的細(xì)胞周期在G0/G1期被阻斷。該結(jié)論也在太空環(huán)境下干細(xì)胞培養(yǎng)增殖實(shí)驗(yàn)[4]中得到證實(shí)，Yan 等[16]（2015 年）在對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的研究中運(yùn)用流式細(xì)胞儀對處于各細(xì)胞周期的干細(xì)胞數(shù)量進(jìn)行測定，研究發(fā)現(xiàn)模擬微重力下培養(yǎng)下干細(xì)胞數(shù)在G1期細(xì)胞較正常重力下培養(yǎng)干細(xì)胞比例減少了0.04 倍，在S 期顯著減少0.22 倍，G2期增加1.0 倍，而處于G2期的干細(xì)胞能夠抑制干細(xì)胞的增殖。由此細(xì)胞周期受到抑制可能是引起干細(xì)胞增殖減緩的原因。

3.2 微重力影響干細(xì)胞分化機(jī)制研究

太空微重力研究干細(xì)胞分化研究中發(fā)現(xiàn)[20]，10 個(gè)成骨分化相關(guān)基因表達(dá)降低，包括了膠原蛋白家族成員，堿性磷酸酶和RUNT 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因-2（Runt-related transcription factor 2，RUNX2），而4 個(gè)成脂肪分化的基因表達(dá)增加，包括脂肪酶（CFD），瘦素（LEP），CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白（CEBPB）和PPAR- 。在骨形成特異性信號通路的分析中，研究發(fā)現(xiàn)RUNX2 的表達(dá)和活性受到抑制，骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）的表達(dá)和SMAD1/5/9 的活性降低，局灶黏附激酶（FAK）和ERK-1/2 的活性在空間微重力下明顯下降。由此推斷空間微重力可能通過BMP2/SMAD 信號通路和整合素/FAK/ERK 通路降低RUNX2 的表達(dá)和活性，而RUNX2 能夠通過影響G1期的細(xì)胞周期進(jìn)展來抑制干細(xì)胞向成骨分化，至于如何影響目前尚無定論。研究還發(fā)現(xiàn)在模擬微重力下，SMAD2/3/4 的表達(dá)隨著時(shí)間變化不斷增加，添加SIS3（SMAD3 磷酸化的特異性抑制劑）后，二型膠原蛋白、ALP、OCN 的表達(dá)相應(yīng)減少[26]。綜上，SMAD 可能是微重力影響干細(xì)胞成骨分化的重要信號傳導(dǎo)位點(diǎn)。

同時(shí)，細(xì)胞骨架同細(xì)胞核形態(tài)及功能密切相關(guān)，模擬微重力環(huán)境下的細(xì)胞中可以觀察到細(xì)胞核擴(kuò)大，這可能是由于細(xì)胞骨架破壞引起的。有研究認(rèn)為[27]，模擬微重力環(huán)境正是通過破壞肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架，從而激活大腫瘤抑制因子（large tumor suppressor 1，LATS1），抑制了TAZ 的核轉(zhuǎn)位，TAZ 是一種帶有pdz 結(jié)合基序的轉(zhuǎn)錄輔激活因子，它能夠在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間穿梭，與TEA 家族因子（TEA domain family member，TEAD）轉(zhuǎn)錄因子相互作用，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，同時(shí)TAZ 能夠進(jìn)入細(xì)胞核，激活RUNX2，從而促進(jìn)干細(xì)胞向成骨分化。所以模擬微重力可能是通過影響肌動(dòng)蛋白-TAZ信號傳導(dǎo)途徑，最終抑制RUNX2 的激活，從而抑制了干細(xì)胞的成骨分化。

目前較多的研究[11,28-29]都指向微重力下培養(yǎng)的干細(xì)胞向成骨分化是受到整合素/絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路減弱影響，導(dǎo)致其成骨速率減慢。MAPK 通路是一種與機(jī)械傳導(dǎo)相關(guān)的信號傳遞通路，其上游整合素起到連接細(xì)胞骨架和細(xì)胞外基質(zhì)并介導(dǎo)各種信號的作用，可以將機(jī)械刺激轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的生化信號，從而激活ERK2，使得RUNX2 結(jié)合活性及表達(dá)的增加。有研究[11]發(fā)現(xiàn)，模擬微重力環(huán)境的干細(xì)胞的Ⅰ型膠原的表達(dá)降低，而Ⅰ型膠原特異性2 和1整合素蛋白表達(dá)增加。同時(shí)，粘附依賴激酶、粘著斑激酶（FAK）和脯氨酸受體酪氨酸激酶2（PYK2）的自磷酸化顯著降低。所以微重力可能是通過抑制Ⅰ型膠原特異性2 和1整合素的信號傳遞，導(dǎo)致整合素/MAPK 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)減少引起的。有研究發(fā)現(xiàn)[32]，骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）可以增加RUNX2 的表達(dá)，成纖維細(xì)胞生長因子2（FGF2）能夠增加ERK 和RUNX2 的磷酸化，由此兩者可能作為影響因子共同協(xié)助影響ERK/RUNX2 信號傳導(dǎo)途徑，促進(jìn)干細(xì)胞向成骨分化。模擬微重力除了能抑制RUNX2 的表達(dá)和降低ERK 的磷酸化，同時(shí)能夠使PPARgamma2 的表達(dá)增加，同時(shí)增加了p38MAPK 的磷酸化。有研究[29]通過運(yùn)用SB383580（一種p38MAPK 抑制劑），發(fā)現(xiàn)其能夠抑制p38MAPK 的磷酸化，同時(shí)能夠促進(jìn)ERK 和RUNX2 的磷酸化，而對于PPAR-

的表達(dá)無任何影響。所以骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）、成纖維細(xì)胞生長因子2（FGF2）和SB383580 能夠通過影響整合素/絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路從而逆轉(zhuǎn)微重力引起的成骨分化抑制作用。而PPAR- 2 卻不受該通路影響，有研究[30]運(yùn)用吡格列酮（PPAR- 通路激動(dòng)劑）和GW9662（PPAR- 通路抑制劑）對微重力培養(yǎng)下的干細(xì)胞進(jìn)行研究，研究發(fā)現(xiàn)吡格列酮顯著抑制干細(xì)胞的成骨細(xì)胞分化，而GW9662 能夠通過抑制PPAR- 通路促進(jìn)成骨分化，由此PPAR- 通路可能也是微重力影響干細(xì)胞成骨分化的重要通路。

Yan 等[16]（2015 年）在研究中提出SATB2 可能通過抑制下游靶點(diǎn)Hoxa2 表達(dá)引起成骨潛能的改變，通過過表達(dá)SATB2 能夠抵消模擬微重力對成骨細(xì)胞分化的抑制。Oct4、Nanog、Sox-2 和Rex-1 是胚胎干細(xì)胞的核心轉(zhuǎn)錄因子，對維持干細(xì)胞的多能性和自我更新能力具有重要意義，這在研究中[31]也得到驗(yàn)證，模擬微重力環(huán)境下培養(yǎng)的干細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子能夠保持較高的濃度。

目前針對干細(xì)胞如何影響成軟骨和成脂肪分化的機(jī)制研究比較缺乏。有研究通過向干細(xì)胞成軟骨分化加入TGF- 1，發(fā)現(xiàn)TGF- 1 能夠促進(jìn)Ⅱ型膠原蛋白和聚集蛋白聚糖的表達(dá)[32]，同時(shí)TGF- 1 能夠激活p38MAPK 信號通路[33]，從而促進(jìn)干細(xì)胞向軟骨分化。

4 展望

干細(xì)胞作為一種具有多向潛能分化的細(xì)胞，在特定的誘導(dǎo)條件下，可向脂肪、骨、軟骨、神經(jīng)等多個(gè)方向分化，是組織工程化應(yīng)用的重要種子細(xì)胞。盡管我們希望通過運(yùn)用消除加速運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（回轉(zhuǎn)式、螺旋式效應(yīng)模擬裝置）達(dá)到地球表面的微重力環(huán)境，使得干細(xì)胞能夠在微重力的環(huán)境中快速的增殖及維持干性，同時(shí)促進(jìn)其向脂肪、軟骨分化。但是既往的研究有許多帶有爭議的研究結(jié)果，比如部分研究表明模擬微重力也許會(huì)抑制干細(xì)胞的增殖和向軟骨分化。所以微重力能否促進(jìn)干細(xì)胞增殖及定向分化有待進(jìn)一步的研究和證實(shí)。同時(shí)，既往針對機(jī)制的研究指出整合素/絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路、整合素/FAK/ERK 等信號通路可能在微重力影響干細(xì)胞分化中發(fā)揮重要的作用，目前針對微重力影響干細(xì)胞增殖的研究仍有許多爭議，同時(shí)完整的模擬微重力作用干細(xì)胞的機(jī)制仍有待進(jìn)一步探索。微重力能夠在干細(xì)胞增殖、分化及維持干性等方面發(fā)揮重要作用，我們希望通過進(jìn)一步的研究采用某些信號通路的相關(guān)干預(yù)因子，從而發(fā)現(xiàn)促進(jìn)干細(xì)胞增殖分化的特定通路，使其適用于組織工程化運(yùn)用。