ناسایی شده بود. فردنستین 20در سال 1966 عنوان کرد که مغز استخوان شامل سلولهای پیچیدهای با مورفولوژی فیبروبلاستی شکل است که به صورت کلونی رشد کرده و توانایی تمایز به سلولهای استخوانی و غضروفی را داراست (17). او همچنین عنوان کرد که این سلولها در محیط کشت20 -30 مرحله تقسیم شده و همچنان پتانسیل تقسیم خود را حفظ می کنند. قدرت تکثیر این سلول ها با بالا رفتن تعداد پاساژ در محیط کشت کاهش مییابد. مشاهدات ابتدایی، توسط چندین محقق به ویژه پیرسما21و همکاران و اون 22و همکاران در طول سال 1980 توسعه پیدا کرد. این مطالعات نشان داد که سلولهای جدا شده با روش فردنستین سلولهای چند توان بوده و قادرند به ردههای استخوانی، غضروفی، چربی و حتی عضلانی متمایز شوند (شکل1-6) (17).
شکل1-6: عملکردهای اصلی سلول بنیادی مزانشیم (18).
1-2-1 مورفولوژی سلول بنیادی مزانشیم
سلولهای بنیادی مزانشیم از لحاظ مورفولوژیکی با یک جسم سلولی مشخص می شوند که پیرامون آن طویل و باریک است. جسم سلولی حاوی یک هسته بزرگ و گرد با یک هستک برجسته است. این هستک به وسیلهی ذرات کروماتینی که به مقدار کم پراکنده شده اند احاطه شده و این منجر به تفکیک واضح آن از هسته می گردد. بقیه جسم سلولی شامل مقدار کمی دستگاه گلژی، شبکه آندوپلاسمی صاف، میتوکندری و پلی ریبوزومها می باشد.
سلولهای استخراج شده از مغز استخوان کلونیهایی به صورت دوکی و تجمعات متقارن را تشکیل میدهند. برای شناسایی این سلولها میتوان از چسبندگی آنها به ظروف کشت استفاده کرد. بدین صورت که بعد از کشت سلولهای مغز استخوان در ظروف کشت، سلولهای مزانشیمی، لوکوسیتها و فیبروبلاست به کف ظرف چسبیده و بقیه شناور هستند، ولی با ادامه پاساژها سلولهای فیبروبلاست و لوکوسیتها توانائی چسبندگی خود را از دست داده و تنها سلولهای مزانشیم به کف فلاسک می چسبند (شکل 1-7) (19).
شکل 1-7: مورفولوژی فیبروبلاستی سلول‌های بنیادی مزانشیمال از مغز استخوان(www.gopixpic.com).
1-2-2 کنام23 سلول بنیادی مزانشیم مغز استخوان:
کنام یک سلول در حقیقت مجموعه‌ای از عوامل فیزیکی و شیمیایی است که سلول را احاطه می‌کنند. در حقیقت می‌توان از کنام به عنوان ابرحجم چند بعدی که سلول را احاطه کرده است، نام برد. کنام سلول بنیادی به عنوان یک ریز محیط24است که تعداد، تقسیمات، خودنوزایی و تمایز سلول‌های بنیادی را تنظیم می‌کند. این عمل به واسطه بیان بعضی ژن‌ها و همچنین سیگنال‌های خارجی مانند مواد شیمیایی موجود در دیگر سلول‎‌ها، تماس فیزیکی با سلول‌های مجاور و مولکول‌های معین ایجاد می‌شود (20). استخوان حاوی سلول‌های متفاوتی چون سلول‌های استرومال (استئوبلاست‌ها، آدیپوسیت‌ها، فیبروبلاست‌ها و سلول‌های اندوتلیال) و سلول‌های غیر استرومال است. استئوکلاست‌ها و استئوبلاست‌ها نقش اصلی در بازسازی استخوان و ساختار کنام ایفا می‌کنند. این سلول‌ها به واسطه بیان و ترشح تعدادی فاکتور، بلوغ و تکثیر دیگر سلول‌های مغز استخوان را تنظیم می‌کنند (شکل1-8) (21).
شکل 1-8: کنام سلول‌های بنیادی مغز استخوان (www.bioscience.org).
1-2-3 ویژگیهای اساسی سلول بنیادی مزانشیم
سلولهای مزانشیم مغز استخوان دارای سه ویژگی مهم زیر میباشند:

1) در شرایط کشت معمولی در ظروف کشت پلاستیکی به کف ظرف میچسبد.
2) شاخصهای سطحی CD105، CD73 و CD90 را بیان میکند و نسبت به بیان شاخصهای هماتوپویتیک به خصوص CD45، CD34 و سایر شاخصها از قبیل CD11b، CD19، HLA-DR منفی میباشند.
3) این سلولها توانایی تمایز به سلولهای چربی، غضروف و استخوان، در شرایط آزمایشگاهی را دارا میباشند (22).
1-3 کاربردهای سلول بنیادی مزانشیم در درمان25
سلولهای بنیادی مزانشیمی، دارای ویژگیهای بیمانندی هستند؛ که باعث می شود این سلولها به عنوان کاندید مناسبی برای فرایند سلول درمانی مطرح باشند (23). در واقع سلولهای بنیادی مزانشیمی، سلولهای پیشروی چندتوانی هستند که علاوه بر قدرت خوتجدیدی، میتوانند به انواع مختلف سلولها تمایز یابند و به همین دلیل آینده درخشانی در علوم ترمیمی برایشان پیش بینی میشود و از طرفی سلولهای بنیادی مزانشیمی که از طریق آسپیره کردن، پیوند میشوند، به عنوان یک منبع اتوژن قابل قبول از سلولهای بنیادی چندتوان مورد توجه هستند (24). مدارک تجربی نشان داده که این سلولها در درمان بیماریهای التهابی (25)، درمان بیماری ریوی (26)، آسیبهای قلبی (27)، دیابت ملیتوس (28)، بیماریهای عصبی چون پارکینسون (29) می توانند مفید واقع شوند. از مهم ترین کاربردهای سلول های بنیادی مزانشیم استفاده در زمینه درمان بیماری های استخوانی می باشد (شکل 1-9).
شکل1-9: کاربرد سلول بنیادی مزانشیم در درمان، (www.shigen.nig.ac.jp).
1-3-1 ترمیم استخوان:
اکثر آسیب‌های استخوانی در بدن به طور خود به خود درمان می‌شوند ولی در برخی موارد به علل گوناگون چون از بین رفتن بافت استخوان در اثر تومور و تعمیر نابجا و عفونت محل آسیب، این درمان خودبه خودی انجام نمی‌پذیرد. در این گونه موارد متخصصین ارتوپد از شیوه‌هایی چون پیوند استخوان و ایمپلنت‌های فلزی جهت ترمیم استخوان استفاده می‌نمایند. سلول بنیادی مزانشیم به دلیل توانایی خود در تمایز به دیگر رده‌های سلولی و به خصوص سلول استخوان نوید بخش استفاده از این سلول در درمان عارضه‌های استخوانی است (شکل1-10) (30).
شکل1-10: استفاده از سلول بنیادی مزانشیم در ترمیم جراحات استخوان، PRP (Platelet Rich plasma Preparation) (www.ejournalofdentistry.com).
1-4 بافت استخوان
از جمله بافتهای پیوندی بدن که کالبد و چهارچوب اصلی بدن را تشکیل میدهد بافت استخوان است. وظایف اصلی استخوان شامل: 1) مکانیکی 2) حفاظت (قفسه سینه و جمجمه) 3) متابولیک (ذخیره سازی و حفظ تعادل کلسیم و فسفر) می باشد. علاوه بر وظایف نام برده استخوان در تولید سلولهای خونی نیز نقش ایفا میکند. استخوانها از دو بخش، استخوان کورتیکال (80 تا 90% مواد معدنی) و استخوان ترابکولار (15 تا 25% مواد معدنی) تشکیل شدهاند. عملکرد استخوان کورتیکال بیشتر مکانیکی و حفاظتی است در حالی که استخوان ترابکولار بیشتر از نظر متابولیک فعال میباشد. استخوان اساسا از یک ماتریکس معدنی شدهی خارج سلولی تشکیل شده است و بخشهای سلولی کمی دارد. ماتریکس آلی استخوان بیشتر کلاژن تیپ I (90%) و مقادیر کمتری از سایر پروتئینها مثل استئوکلسین میباشد (شکل1-11). این ماتریکس آلی با رسوب کلسیم و فسفات، معدنی شده است. بافت استخوان از 3 نوع سلول به نام های استئوبلاست، استئوسیت و استئوکلاست تشکیل شده است. استئوبلاست‌ها و استئوسیت‌ها از سلولهای بنیادی مزانشیم بوجود می‌آید (شکل1-12) (,3231).
شکل1-11: ساختمان استخوان (en.wikipedia.org).
شکل 1-12: منشا سلول‌های تشکیل دهنده استخوان (استئوبلاست، استئوکلاست، استئوسیت) (archive.unu.edu)
الف) استئوبلاست‌ها:
سلولهای سازنده بافت استخوان هستند که به ترشح ماتریکس آلی می‌پردازند. این سلولها، ظاهری پهن با قطر 30-20 میکرومتر دارند و یک هسته گرد غیرمرکزی با سیتوپلاسم بازوفیلی (به دلیل حضور تعداد زیادی شبکه آندوپلاسمی خشن) و دستگاه گلژی برجسته و مشخص دارند. غشای پلاسمایی استئوبلاست‌ها غنی از آنزیم آلکالین فسفاتاز است که به عنوان یک مارکر مشخص در تشخیص استئوبلاست‌های بالغ در محیط کشت به کار می‌رود. استئوبلاستها، استئوئید را که ماتریکس استخوانی غیرمعدنی و ترکیبی از کلاژن و سایر اجزای آلی است را سنتز می‌کنند (32).
ب)استئوکلاست‌ها:
سلول‌های بزرگ (100 میکرومتر)، غنی از میتوکندری و لیزوزوم، چند هسته‌ای (بیش از 10 هسته) که از سلول‌های پیش‌ساز گرانولوسیت/ماکروفاژ به وجود می‌آیند. این سلول‌ها حاوی آنزیم اسید تارتارات فسفاتاز (TRAP)26 بوده که عمل فسفریلاسیون پروتئین‌ها را انجام می‌دهد. علاوه بر این دارای تعداد زیادی رسپتور برای کلسیتونین می‌باشند. نقش اصلی این سلول‌ها در تجزیه استخوان و آزادسازی مواد معدنی استخوان چون کلسیم به خون است (32).
پ) استئوسیت:
سلولی با ظاهری ستاره‌ای شکل و منشعب، اندازه متغیر بین20- 5 میکرومتر، با نیمه عمری 25ساله و بدون تقسیم می‌باشد. بخشی از استئوبلاستهای فعال در ماتریکس تازه ترشح شده‌گیر افتاده و به استئوسیت‌ها در فضایی به نام لاکونا تبدیل میشوند (32,33) .
ت)ماتریکس استخوان
ماتریکس استخوان متشکل از مواد آلی و املاح معدنی است :
1) ترکیب معدنی (69%)، شامل 99%