磁场对间充质干细胞成骨的生物学效应

摘要

背景:间充质干细胞具有自我复制和多向分化潜能,在骨组织再生领域备受关注。磁场作为非侵入性的物理刺激因素能够有效调控间充质干细胞的黏附、增殖、成骨向分化和矿化等生物学行为,在骨组织再生医学领域具有广泛的应用前景。磁场的效应取决于磁场强度、频率和暴露时间等参数。由于窗口效应,磁场促进骨再生的适宜参数范围仍有待明确。目的:回顾不同类型磁场和不同磁场参数对间充质干细胞成骨分化的影响及可能机制,并归纳总结促增殖和成骨向分化的适宜参数范围。方法:以“magnetic field,static magnetic field,pulsed electromagnetic field,mesenchymal stem cells,proliferation,osteogenic differentiation,bone regeneration,bone repair”为英文检索词,以“磁场,静磁场,脉冲电磁场,间充质干细胞,增殖,成骨分化,骨再生”为中文检索词,分别检索PubMed数据库和中国知网,主要检索时间范围为2010年1月至2021年9月,同时纳入少量远期经典文献。通过文题及摘要进行初筛,排除重复性、低相关性和低价值的研究,最终纳入56篇文献进行综述。结果与结论:(1)中等强度静磁场、低频或低强度脉冲电磁场促进间充质干细胞增殖和成骨向分化的效果良好,而高频脉冲电磁场产生明显的抑制作用;(2)磁场调控效果与总暴露时间呈正相关,但其效应并不随单次间歇暴露的时间延长而增加;(3)干细胞类型、分化阶段和细胞密度等磁场外因素对磁场的生物学效应也具有复杂的影响,临床上应给予关注;(4)磁场对质膜、细胞骨架和离子通道等细胞靶点产生作用,作用机制主要包括磁机械相互作用、电动力相互作用和自由基对效应。