从20世纪60年代发现MSCs以来，科学家们就一直在探索如何鉴定并纯化MSCs。可惜的是，至今都没有一种特异性针对MSCs的筛选方法。目前认为，MSCs不表达CD14、CD34、CD45等造血系标志，不表达vWF等内皮系标志，但是可以表达大量的黏附分子( CD44、CD54、CD106、CD166等)，integrin家族( CD29、CD49a、CD49b等)，选择素家族( CD62P、CD62E、CD62L等)，基质细胞标志( SH-2、SH-3、SH-4 等)，细胞外基质蛋白( fibronectin、vimentin等)以及Stro-1、CD90、Nestin等分子。近年来，许多研究提示，MSCs可以表达IL-1R、IL-4R、TNF-αR、IFN-γR等炎性因子受体，此外，还能表达基质细胞衍生因子-1 ( SDF-1)，成纤维生长因子2和4( FGF-2、FGF-4)，PDGF-BB和白血病抑制因子( LIF)等。虽然MSCs还没有一种特异性的标志，但是通过多种分子标志的综合判断，还是可以较为客观的筛选出MSCs。2006年，细胞治疗国际协会( ICT)制定了判断MSCs免疫表型的基本标准:阳性标志物为CD73、CD90、CD105，阴性标志物为CD34、CD35、CD14或CD11b、HLA-DR、CD19或CD79。

干细胞的基本特性之一就是能够自我更新( self-renewing)。目前研究发现，组织中存在的具有自我更新能力的MSCs只占极少数，并且在生理条件下，超过90%的MSCs处于静止期，给体外培养带来了一定的难度。值得庆幸的是，这群MSCs的自我更新能力极强，完全可以克服细胞来源较少的难题。体外分离后，MSCs一旦获得适宜的环境，就可以很快贴壁，逐渐伸展为纺锤形态，并且迅速分裂增殖，经过传代之后，就可以渐渐形成性质均一的MSCs群体。以BMMSCs为例，其数量仅占骨髓全部细胞的0. 001%～0. 01%，并且随年龄的增加，数目随之减少。但是，全骨髓贴壁法培养后可以获得呈集落生长的细胞克隆，经传代，可以扩增出大量同源性的细胞。有学者报道，人的BMMSCs可以在体外分裂40余次，并且能够维持其纺锤形态。他们还发现，人的BMMSCs经冷冻、复苏后，仍具有很强的增殖能力，可以培养传代多达数十次。大鼠和小鼠来源的BMMSCs可以分裂更多次。许多研究者也针对MSCs的增殖做了大量的科学工作，试图通过人为干预达到控制MSCs增殖的目的，以供研究和应用。学者们还发现，当传代的MSCs离开滞留期，进入对数期时，它们就开始大量分泌一种能够抑制经典Wnt信号通路的因子———Dkk-1。当在MSCs处于滞留期后期的时候加入Dkk-1，可以有效提高MSCs的增殖能力。同样，在MSCs处于对数期早期时加入Dkk-1的抗体，能够明显抑制MSCs的增殖能力。这就提示我们，可以通过外界干预，影响MSCs增殖能力，从而延缓机体MSCs衰老或者提高其对机体的修复能力。

在适宜的体内或体外环境下，MSCs具有分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌细胞、神经细胞、表皮细胞、肝细胞、基质细胞等多种细胞的能力，并且在体外扩增数十代后仍然能够保持这种多向分化潜能( multilineage potential)。MSCs的体内分化因素十分复杂，需要受到全身因素的影响，并依赖细胞龛( niche)的作用，最后作用于相关靶点和信号通路，产生分化现象。那么，在体外很难完全模拟体内精确的分化条件，只有试图通过添加简单因素，来模拟体内的条件，达到殊途同归的效果。

MSCs经过条件诱导后可以向成骨细胞分化并产生骨基质，甚至形成新骨。它还可以通过分泌多种因子营造局部成骨微环境，诱导周围的间充质细胞向成骨细胞转化。通过X线衍射技术扫描分析鼠的BMMSCs在体外诱导形成的骨样组织，可以清晰地观察到羟基磷灰石结构，这也从一个角度说明了MSCs具有骨向分化并形成类骨组织的能力。MSCs可以受多种条件诱导向成骨细胞分化，例如骨形态发生蛋白( bone morphogenetic protein，BMP)、地塞米松( dexamethasone)、转化生长因子-β( TGF-β)、1，25-羟基维生素D ₃［1，25-( OH) ₂D ₃］等。有研究表明，BMP-2能够快速、有效的诱导BMMSCs向成骨细胞分化，不仅如此，BMP-2联合地塞米松的成骨诱导活性明显高于单独使用BMP-2，所以学者们普遍认为在成骨诱导过程中激素可能是必要的条件之一。有学者经实验证实，基因重组人BMP-2( rhBMP-2)，能够同时促进BMMSCs细胞系ROB-C26的分化和增殖作用，而对分化程度较高的成骨细胞系ROB-C20则表现为促进分化而抑制增殖，所以BMP-2的生物学效应可能因细胞的分化程度而异。科学家们发现，BMMSCs经TGF-β处理后，其增殖能力明显受到抑制，但ALP的表达量却显著升高，并且BMMSCs的脂向分化能力相应减弱，该现象提示TGF-β具有促进成骨分化的能力。另有研究者发现，在体外诱导BMMSCs成骨分化的过程中，必须加入地塞米松才能形成矿化结节，且矿化结节形成的时间、形态及数目与地塞米松加入的时间和剂量有关。值得注意的是，地塞米松在促进BMMSCs骨向分化的同时，也能够激活BMMSCs表面糖皮质激素受体，使其在一定程度上呈现脂向分化的迹象，从而减少向确定性骨组织细胞分化的比例。然而，1，25-( OH) ₂D ₃不仅可以促进BMMSCs骨向分化，还能够在转录水平降低脂肪细胞基因相关标志物，从而可以部分抑制由糖皮质激素诱导的脂向分化。因此，在诱导MSCs成骨分化的过程中，可联合使用地塞米松、TGF-β、β-甘油磷酸(β-glycero-phosphate)以及抗坏血酸( ascorbic acid)。其中地塞米松可以诱导MSCs表达骨相关蛋白，具有诱导成骨的特性，并可以抑制细胞增殖。

　软骨( cartilage)是一种富于弹性的半透明组织，主要由氨基葡聚糖、Ⅱ型胶原和软骨细胞构成。众所周知，软骨细胞在体外培养过程中增殖能力较弱，呈现的表型也极不稳定。正常软骨细胞分泌的细胞外基质主要包含Ⅱ型胶原和大分子量的蛋白多糖，但在经过体外多次传代后，会出现反分化现象，其细胞外形表现为多极、梭形或成纤维样，并且开始分泌富含Ⅰ型胶原和小分子量的非聚集蛋白多糖的细胞外基质，因此，研究时多采用代数靠前的细胞。

研究表明，TGF-β能够在一定程度上促进BMMSCs向软骨细胞分化，并且分化后的细胞增殖活性也相应增强。但TGF-β对于比较成熟的软骨细胞，则表现着相反的作用，即抑制其分化和增殖。但是，前面提到TGF-β具有潜在的成骨活性，因此在体外诱导分化中，大多联合采用TGF-β、IGF-Ⅰ和抗坏血酸，不仅可以增大诱导成软骨效应，还能抵消TGF-β潜在的成骨效应，从而获得较大的软骨诱导和促增殖效应。此外，软骨来源的形态形成蛋白-1( cartilage-derived morphogenetic protein-1，CDMP-1)及整合素( integrin)也具有促进MSCs软骨向分化的作用。目前对于MSCs软骨向分化的鉴定，主要可以通过检测所诱导的细胞中Ⅱ型胶原及大分子量蛋白多糖的表达情况来判断，其分化程度与以上两种分子的表达量呈正相关。

将分离的MSCs用吲哚美辛，IBMX，胰岛素和较高浓度的地塞米松处理，诱导成功的标志是细胞内出现富集的透亮的脂质小泡，并且表达过氧化物酶增殖激活的受体-2( PPAR-2)、脂蛋白脂酶及脂肪酶结合蛋白Ap2。在这种培养条件下，几乎所有的细胞都可以向脂肪系分化，脂质小泡持续增加直至充满整个细胞体，最后彼此融合。经实验证实，这些MSCs来源的脂肪细胞至少在数月的培养中表现出正常的生物学特征。

目前研究认为，MSCs经条件诱导后，在体内和体外均可分化为肌细胞( myocytes)，而研究较多的则为心肌细胞，但其难度较大。有学者用两性霉素B或5-氮杂胞苷( 5-AZA)诱导兔、小鼠来源的BMMSCs向心肌细胞( cardiomyo-cytes)分化，1周后，BMMSCs从纺锤形逐渐变为纤维样形态，并且可产生含多个长核肌管的细胞，相互有序连接，形成类肌管样结构; 2周后，诱导形成的心肌细胞群能够自发搏动，检测发现心肌细胞特异性基因的表达明显增强，肾上腺素能受体和胆碱能受体的表达量也相应升高。电镜下可见典型的心肌细胞样超微结构，包括典型肌小节，核居中，富含大量糖原颗粒和线粒体等。此外，有学者发现，在羊胚的腹膜腔后植入的人BMMSCs可以部分分化为胎羊的心肌细胞，并且在幼羊初生后也不发生排斥反应。以上例子都说明MSCs具有向肌细胞分化的潜能。

MSCs在体内局部以及全身因素作用下可被诱导分化成为神经系统的细胞。如在新生鼠的侧脑室内注射特异性标记的MSCs，2周后发现注射的MSCs迁移至大脑、海马嗅觉小岛、嗅球及小脑内颗粒层等神经元分布丰富的部位，并且部分MSCs能够表达神经胶质纤维酸蛋白( GFAP)，在中脑的网状结构还发现MSCs能较稳定的分化为成熟的星形胶质细胞( astrocytes)。学者们用bFGF体外处理人和鼠的MSCs，发现2周后培养的细胞中产生一定比例的神经元( neurons)。体外培养的人和大鼠MSCs经过诱导，大部分的细胞可以出现神经细胞表型，表达神经元特异性烯醇化酶( neuron specific endolase，NSE)、神经纤维丝蛋白( neurofilament-M，NF-M)及神经细胞标志Nestin，并且可以表达一定量的神经生长因子受体。尽管以上研究表明MSCs具有向神经细胞分化的能力，但是由于分化及调控机制尚不清楚，还不能通过人工手段在体外得到大量所需要的神经细胞类型。

研究者通过对人骨髓移植患者的检测发现，BMMSCs在体内可分化为表皮细胞( epid-ermal cells)。有学者将人羊膜分别负载培养猪BMMSCs、表皮重建皮肤真皮替代物，并观察猪BMMSCs和表皮细胞在羊膜上的相关生物学特点，发现接种的猪BMMSCs有向成纤维细胞分化的趋势。中国的学者将体外分离、培养、扩增、纯化后的猪BMMSCs用5-溴脱氧尿嘧啶( 5-BrdU)进行标记后注射回骨髓供体猪的皮内及皮下，行组织切片免疫组织化学染色，在表皮的棘层和颗粒层发现一定数量的高表达角蛋白( keratin)的5-BrdU阳性细胞。这说明BMMSCs在皮肤相关微环境下具有向表皮细胞分化的潜能。

正常组织的细胞表面可以表达较多的主要组织相容性复合体Ⅰ分子( major histocom-patibility complex-Ⅰ，MHC-Ⅰ)，MHC-Ⅱ以及一些协同刺激分子，MHC-Ⅰ和MHC-Ⅱ提呈抗原肽后，在协同刺激分子的作用下，可以分别激活CD8 ⁺和CD4 ⁺的T细胞，从而产生免疫反应。大量研究证实，MSCs低表达或不表达MHC-Ⅱ，因此，无法激活CD4 ⁺的T细胞。虽然人和鼠的MSCs均能够表达中等量的MHC-I，但是却不表达B7-1、B7-2、CD40，LFA-3等协同刺激分子，所以同样无法激活CD8 ⁺的T细胞。有研究报道，人的BMMSCs和脂肪来源的干细胞( adipose derived stem cells，ADSCs)都可以表达较高水平的人类白细胞抗原-A( human leukocyte antigen-A，HLA-A)，但是HLA-B的表达量较低。学者们发现，常态下人的MSCs不能激活淋巴细胞反应，甚至在上调B7-1和B7-2后，MSCs仍然不能有效刺激淋巴细胞产生免疫效应。研究还发现，未分化的MSCs不能够诱导异基因淋巴细胞的增殖反应，不仅如此，MSCs在成骨、成软骨、成脂分化后，仍具有较低的免疫原性。另有研究表明，成骨分化后的MSCs其免疫原性与未分化的MSCs无明显差异，甚至还表现出更强的免疫抑制作用。有学者用IFN-γ刺激人的BMMSCs后，约90%的细胞表达完整的MHC-Ⅱ，但仍旧能够逃避异基因T细胞的识别。他们还发现，虽然IFN-γ能够上调MSCs表面的MHC-Ⅱ，但是在解除刺激后，很快就检测不到MSCs表面的MHC-Ⅱ。这提示MSCs可能在某些疾病状态下或特定微环境中可以表现出一定的免疫原性，但是一旦离开此种环境，仍然可以恢复到原有的低免疫原性状态。还有研究者用IFN-γ和IL-1β体外处理大鼠的BMMSCs后，MHC-Ⅰ、MHC-Ⅱ和VCAM-1的表达均有上升，BMMSCs也随后受到免疫细胞的攻击。有研究显示，在CD28激动型抗体作用下，BMMSCs与HLA不相容的淋巴细胞共培养后，既不能诱导T细胞的增殖，也不能活化NK细胞。科学家们研究发现，人脐带血来源的MSCs( umbilical cord lining mesenchymal stem cells，clMSCs)相比BMMSCs具有更低的免疫原性，clMSCs表达的HLA-Ⅰ更低，并且与淋巴细胞共培养后，引起的淋巴细胞增值效应比BMMSCs更弱。很多MSCs移植研究证实，异基因MSCs在局部或者系统移植后，能够存活一段时间，并且能够发挥较好的治疗作用。以上的研究提示，MSCs具有低免疫原性的特征。

最初认识到MSCs具有免疫调节能力( immunomodulation)，是因为在研究中观察到，将MSCs移植到异基因个体后，可以成功地逃脱免疫系统的监视。目前，大量的基础和临床研究正在利用MSCs的这种免疫调节能力去治疗一些免疫相关性疾病，例如系统性红斑狼疮( systemic lupus erythematosus，SLE)、移植物抗宿主病( graft-versus-host disease，GVHD)、系统性硬化症( systemic sclerosis，SS)、实验性结肠炎( experimental colitis)等。免疫系统是一个极其复杂而精确的网络，当前的研究显示，MSCs的作用模式主要有两种:细胞-细胞相互作用( cell-cell interaction)和旁分泌( paracrine)作用。它MSCs通过以上两种作用模式，几乎可以影响到免疫系统的每一种细胞。这种免疫调节作用大致可以分为三类:抑制免疫细胞增殖、促进免疫细胞凋亡( apoptosis)、调控免疫细胞活性。

辅助T淋巴细胞( helper T cells，Th)是具有协助体液免疫和细胞免疫功能的CD4 ⁺T淋巴细胞。Th在免疫反应中扮演中间者的角色，通过与抗原递呈细胞( antigen presenting cells，APCs)表面MHC-Ⅱ递呈的多肽抗原反应被激活，随后可以大量扩增，分泌细胞因子，调节或者协助免疫反应。它们是已知的HIV病毒的靶细胞，在艾滋病发病时会急剧减少。Th主要可分为Th1，Th2和Th3三个亚群，它们分泌不同的因子，发挥不同的免疫效应。其中Th1在细胞免疫中发挥重要作用。Th2在体液免疫中功能显著，能够促进B细胞的增殖、分化和抗体的产生。Th3则可以分泌大量的TGF-β，从而发挥免疫负调控的作用。近年来又发现CD4 ⁺T细胞群中存在可以分泌IL-17的Th17亚群。在正常情况和适应性免疫应答中，体内的Th之间处于相对平衡的状态，但是，在很多疾病中Th之间的平衡被打破，我们称之为漂移( shifting)。MSCs可以通过促进免疫平衡体系中某种Th细胞的凋亡或者抑制其增殖及活性，逆转漂移现象。

免疫系统中除了Th之外，还有B淋巴细胞、细胞毒性T细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞。以上这些细胞不仅可以自己直接发挥免疫功能，而且可以间接影响到Th，从而形成了一个免疫功能网络。MSCs对这些细胞的免疫调控作用模式与对Th的作用大致相同，也可以分为抑制增殖、促进凋亡、调控活性。MSCs除了抑制细胞免疫，还能够抑制体液免疫。MSCs通过将B细胞阻滞在细胞周期的G0/G1期，从而抑制B细胞增殖。与此同时，还能抑制IgM、IgG、IgA等抗体的产生，所以MSCs是通过抑制B细胞增殖和抗体的分泌来抑制体液免疫。

细胞毒性T细胞( cytotoxic T cell，Tc或CTL)，也称杀伤性T细胞，是CD8 ⁺T细胞亚群。CTL细胞的杀伤能力比较强，在杀伤过程中可分泌穿孔素( perforins)、颗粒酶( gra-nzyme)、颗粒溶解素( granulysin)、淋巴毒素以及TNF-α和IFN-γ等因子，不仅可反复杀伤靶细胞，而且保持自身在杀伤靶细胞的过程中不受损伤。MSCs能够抑制MLCs体系中CTL的增殖效应，并且能够抑制其分泌细胞毒性炎性因子，从而起到免疫调节的作用。

自然杀伤细胞( nature killer cells，NK cells)是机体重要的固有免疫细胞，不仅在抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节中发挥作用，而且可以参与到超敏反应和自身免疫性疾病的发生和发展中。MSCs可能通过增强HLA基因的表达或加强与抑制型受体的作用来抑制NK细胞的活性，从而一定程度抑制免疫应答。HLAG是一种可以保护胎儿移植物免受NK细胞攻击的MHC样蛋白分子，并且该分子与NK细胞表面的KIR1 和KIR2作用后，能够抑制NK细胞的功能。近年来，大量文献报道MSCs表面可以表达HLA-G，这就意味着，MSCs同样具有抑制NK细胞功能的作用。

树突状细胞( dendritic cells，DCs)是机体功能最强的抗原提呈细胞，未成熟的DCs识别和吞噬抗原的能力很强，而成熟的DCs抗原提呈功能最佳，DCs在免疫耐受形成中也发挥着重要作用。MSCs可以通过影响DCs的成熟、活化和抗原递呈来发挥免疫调节功能。中国学者研究发现，在与MSCs共培养的过程中，DCs表面CD1a、CD40、CD80、CD86和HLA-DR都有明显的下调，这些表面分子与DCs的成熟密切相关。有研究报道，MSCs不仅可以使DCs停留在未成熟状态，而且可以抑制其IL-12的表达，这提示，MSCs 对DCs的抑制作用不仅仅是影响其成熟，而是还能抑制DCs分泌活性等。

调节性T细胞( regulatory T cell，Treg)是CD4 ⁺CD25 ⁺FOXP3 ⁺的T细胞亚群。其主要功能是通过直接与靶细胞作用，分泌调控因子，抑制抗原递呈细胞功能，从而直接或间接地负向调节CD4 ⁺和CD8 ⁺T细胞的活化与增殖。研究证明，MSCs可以促进Treg分泌免疫调节因子。

归巢( homing)是指细胞通过迁移( migration)并定植在其所能发挥自身功能的组织器官内的过程。虽然在免疫学中，淋巴细胞归巢的现象与过程相关研究已经非常成熟，然而，干细胞归巢到缺血或者损伤部位的相关研究甚少。但是，我们可以借鉴对淋巴细胞归巢现象和过程的研究方法和策略，来研究MSCs移植后的归巢。

归巢包括了四个主要步骤:首先，需要游离的细胞与靶组织的血管内皮细胞间产生黏附作用后，启动一个级联反应。其次，这个过程需要游离细胞表面的“归巢受体”来介导完成，这种“归巢受体”可以与内皮细胞表面的协同分子相互作用，最终形成细胞间的一种全方位的“滚动接触”( rolling contact)。紧接着，两者分泌的细胞因子激活integrin的黏附功能。最后，游离细胞牢固地黏附在血管内皮细胞上，通过变形运动渗出到组织器官。细胞表面黏附分子的表达对于体内移植的细胞进入周围靶组织发挥疗效起着至关重要的作用。MSCs的归巢现象在许多系统和局部注射的动物研究中已经得到证实。大量研究表明，MSCs的可以不受组织来源的限制，选择性地归巢到缺血或者受损的组织器官中发挥治疗作用。MSCs的归巢作用也在许多伤口愈合和组织再生的应用研究中得到了证实。由于当前基础和临床研究都将目光集中于系统注射MSCs之上，所以对MSCs归巢机制的探索对于解释MSCs系统注射后如何定植于组织器官中有着相当重要的意义。

众所周知，整合素( integrins)在细胞黏附( adhesion)、迁移( migration)和趋化( chemotaxis)中发挥着不可替代的作用。在integrin家族中，integrin α4/β1是一种存在于细胞表面的异源二聚体，它可以通过与血管细胞黏附分子-1( VCAM-1)以及fibronectin的V区相互黏附从而介导细胞-细胞作用和细胞-细胞外基质作用。有研究证实，integrinα4/β1-VCAM相互作用后可以调节T细胞和NK细胞的免疫效应。

Integrin的表达可以对中性粒细胞的运动起到促进作用，例如integrinβ1、β2。integrinβ1同样可以介导细胞-细胞接触黏附，从而为定植的细胞起到锚定作用。受到细胞因子刺激活化的白细胞integrin的表达显著上升，通过integrin介导的内皮细胞黏附后，从内皮细胞屏障中渗出，最终迁移/侵袭到细胞外基质中，在这一过程中，需要启动integrin介导的途径以及活化细胞外基质降解酶。有学者研究发现，经过趋化，白细胞可以通过integrin受体与细胞外基质中表达的黏附分子配体的结合，而在细胞外基质中游走。有研究者敲除了中性粒细胞的integrinβ1后发现，中性粒细胞丧失了向炎症肺组织的迁移能力。

研究表明，VCAM-1可以促进内皮细胞，淋巴细胞，单核细胞和树突状细胞的黏附。VCAM-1是一种内皮细胞源的配体，它可以与integrinα4/β1、β1和α4/β7结合。另有研究显示，施加TNF-α和IL-1β刺激内皮细胞，其VCAM-1相关基因转录水平提高，从而导致了VCAM-1表达的上调。有研究发现，TNF-α具有刺激淋巴细胞黏附内皮的功能，并且黏附能力增强的淋巴细胞与内皮细胞作用后，可以明显提高内皮细胞表面的黏附分子表达。最近的一项研究证实，抗VCAM-1抗体可以降低MSCs黏附微血管内皮细胞的能力。

已有研究表明，BMMSCs表面可以表达多种integrin，包括高水平表达的integrinβ1和α4，并且其相应配体在缺血心肌上的表达量也明显上调。有研究观察到，在敲除integrinβ1后，梗死心肌内的MSCs数量发生大幅下降。研究发现，integrin α4/β1对MSCs在骨髓中起始捕获、滚动以及牢固接触中发挥重要作用。另有研究证实，MSCs与内皮细胞的有效黏附，不仅可以通过integrin α4/β1-VCAM-1途径，也可以通过内皮细胞表面分子、选择素-P( P-selectin)、MMP-2分泌以及细胞因子来共同完成黏附过程。许多研究都表明integrin α4对于干细胞在骨髓内的定植的重要作用，他们发现用抗integrin α4抗体处理鼠类和绵羊的骨髓后，干细胞就不能够在骨髓中重新定植。另外，还有许多研究通过共培养实验、流动小室模型和动脉内注射等方法黏附分子的表达对于MSCs归巢起着关键作用。

目前研究证实，MSCs表面可以表达fibronectin，这种表面分子可以与胶原、纤维蛋白以及硫酸多糖等细胞外基质元件( extracellular matrix components，EMC)结合。这种表面分子的相互作用在细胞黏附、迁移、生长和分化中扮演着重要角色，并且对于伤口愈合有着重大意义。当机体受到创伤时，血浆中的fibronectin会随着纤维蛋白一起沉积在损伤部位，促进血凝块的形成，以起到止血和保护相关组织的作用。随后受损组织开始自我修复，成纤维细胞( fibroblasts，FB)和巨噬细胞( macrophages，mø)由前述蛋白形成的血凝块，代以形成与周围正常组织相似的修复性组织。游离的fibronectin片段同样包含有V-区，可以促进MSCs表面的integrin α4/β1的表达并且与之相互结合，促进MSCs的黏附，从增强MSCs与细胞外基质的相互作用。以上这些现象说明integrin α4/β1-fibronectin相互作用对MSCs在细胞外基质中的迁移至关重要。

基质细胞衍生因子-1( stromal cell-derived factors-1，SDF-1/chemokine ligand 12，CXCL-12)是一种可以活化淋巴细胞的趋化因子，它通常可以由诸如TNF-α或IL-1等炎性刺激后产生。当前主流观点认为，CXCR4是SDF-1的唯一受体。有研究报道，多种组织都可以表达SDF-1，它可能在免疫监视及淋巴细胞、单核细胞的渗出中发挥一定的功能，而不仅仅是炎症中一个孤立存在的因子。国外两个研究团队分别在造血干细胞( hematopoietic stem cells，HSCs)的移植以及乳腺癌和前列腺癌细胞的骨髓定植相关研究中证实了SDF-1和CXCR4间的相互作用在细胞归巢中发挥关键作用。有研究表明，在心肌梗死后，SDF-1表达水平会急剧升高，在7天内又下调至较低水平，这提示SDF-1很有可能具有趋化治疗性的干细胞归巢到受损的心肌组织的能力。

已有许多研究报道了MSCs的趋化反应。他们提到，SDF-1和CX3CL得以影响MSCs的迁移，是因为MSCs可以表达的CXCR4和CX3CR1。由此他们推测，无论是外源性的MSCs还是内源性的MSCs，SDF-1-CXCR4轴都在其的迁移过程中发挥重要作用。有研究表明，虽然MSCs表面CXCR4的表达水平较低，仅有3. 9%，而胞内的CXCR4表达水平可以达到80%以上，但是同样可以对MSCs的迁移产生影响。有学者针对上述现象做了相关研究，他们认为CXCR4的胞内储存有利于MSCs对细胞因子的刺激产生效应。研究表明，SDF-1-CXCR4轴的效应具有剂量依赖性，因此胞内CXCR4在细胞因子的刺激下向表面易位对MSCs的迁移有着重要意义。

碱性成纤维细胞生长因子( basic fibroblast growth factor，bFGF)是一种大量存在于细胞外机制中的分子。它可以通过激活Akt信号通路来促进MSCs的迁移。但是，bFGF对MSCs迁移的促进作用于其浓度呈负相关，即低浓度bFGF促进MSCs迁移，而高浓度bFGF则产生抑制作用。有研究发现，MSCs可以分泌基质金属蛋白酶-2( matrix metalloproteinase-2，MMP-2)，并通过MMP-2与骨髓内皮细胞相互作用从而介导MSCs归巢骨髓，但MMP-2对MSCs的迁移仅起着一小部分作用。有研究者通过对Toll样受体( Toll like receptor，TLR)的研究发现，TLR配体可以促进人MSCs的迁移，并且用TLR特异性抗体处理MSCs后，其迁移能力明显下降。

许多研究结果显示，组织受损后可以释放大量的炎性因子，MSCs表面可以表达这些炎性因子的受体，因此局部高浓度的炎性因子可以更有效地使MSCs迁移到该损伤部位。体外实验证明，MSCs的迁移受控于血小板衍生生长因子( platelet-derived growth factor，PDGF)、胰岛素样生长因子-1( insulin-like growth factor-1，IGF-1)以及CCR2、CCR3、CCR4或者CCL5等。当受到TNF-α或IL-1β刺激后，以上因子对迁移的促进作用有明显提升。以上现象表明，组织受伤后MSCs的动员和归巢都在一定程度上依赖于局部炎症微环境的作用。