论文部分内容阅读
目的:
神经干细胞是一种具有自我复制能力和多潜能分化特性的多能干细胞,可分化形成神经系统的各类细胞一神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。体内外多种因素,如基因、损伤、运动、药物等,都可影响神经干细胞的增殖和分化,诱导其向有功能的神经元转变。如何有效促进神经干细胞的增殖是首要解决的问题。本研究的目的即采用中脑来源的神经干细胞系来筛选促进神经干细胞增殖的中药,在体内外筛选促进细胞增殖的药物有效浓度,并检测药物的信号转导通路和相关基因的表达水平,探讨其作用的相关机制,为细胞替代治疗神经退行性疾病提供更加丰富的细胞来源,同时也可为中药防治神经退行性疾病提供新的选择。
远志科植物远志的根是一种传统的中药材,它通常被用作治疗失眠、健忘和痴呆。远志皂苷为其主要活性成分之一。近年来,已有大量文献报导远志皂苷在防治阿尔茨海默病方面具有很好的疗效,并发现它可激活海马脑区神经干细胞的增殖。而同为神经退行性疾病的帕金森病,远志皂苷对其治疗作用尚未见报导。本研究的结果证明了远志皂苷可明显促进帕金森病累及脑区-中脑腹侧来源的神经干细胞的体外增殖。
材料与方法:
离体实验:应用不同浓度的远志皂苷体内活性形式-远志皂苷元作用于人胚中脑ReNcell VM细胞系,筛选药物促进神经干细胞增殖的有效浓度,并探讨其作用机制;在体实验:将远志皂苷注射入成年大鼠,观察其对脑内原位神经干细胞增殖情况的影响。
1、体外培养ReNcell VM细胞系,观察细胞形态,描记细胞生长曲线,并用免疫荧光染色法进行细胞鉴定;
2、应用CCK8试剂盒和细胞计数法筛选远志皂苷元促进细胞增殖的最佳浓度,并描记药物的量效和时效曲线;
3、应用Western杂交法检测与细胞增殖密切相关的丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号转导通路(ERK、p38、JNK),以揭示远志皂苷促进细胞增殖的机制;
4、应用real-time PCR法检测远志皂苷促细胞增殖过程中与增殖和分化密切相关的转录因子-Hesl和Mashl mRNA表达水平的变化;
5、应用免疫组织化学法检测远志皂苷促进成体大鼠脑内海马、纹状体侧脑室下区和中脑黑质区神经干细胞的增殖情况。
结果:
1、在光镜下观察ReNcell VM神经干细胞系的形态,它以单层的形式生长,并且有很长的神经突起。该细胞系的生长曲线显示该细胞系在第3天时进入了对数生长期。对该细胞系进行鉴定,发现100%的细胞表达神经干细胞标志蛋白-nestin;细胞系经分化诱导后,可多潜能分化出βⅢ-tubulin阳性的神经元和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)阳性的星形胶质细胞。
2、应用不同浓度的远志皂苷元对细胞进行孵育,在不同时间点进行细胞增殖情况检测。结果显示,高浓度远志皂苷元(5,10,50,100μM)对神经干细胞具有促进增殖的作用,其中50μM的远志皂苷元对神经干细胞促增殖作用效果最好。应用该最适浓度分别观察12 h、24 h和48 h对神经干细胞的促增殖作用,发现该浓度的远志皂苷元在12 h时无促细胞增殖作用,24 h和48 h均可明显促进细胞增殖,但两者间无显著性差异。
3、应用Western杂交法检测MPAKs通路蛋白的表达水平,结果显示50μM的远志皂苷元显著增加了ERK通路的磷酸化水平,而p38和JNK通路则没有变化。进一步应用MAPKs通路的三个特异性的阻断剂分别阻断ERK、p38和JNK通路;实验结果显示,抑制ERK通路可拮抗远志皂苷元促细胞增殖的影响,提示ERK通路参与了远志皂苷元促进神经干细胞增殖的作用,而p38和JNK通路则没有发挥作用。
4、应用real-time PCR方法检测mashl和hesl的mRNA水平,结果显示与对照组比较,5μM和50μM的远志皂苷元均可升高hesl mRNA的表达,其中低剂量(5μM)的远志皂苷元还可升高mashl mRNA的表达,而高剂量(50μM)对mashl mRNA表达无明显影响。
5、应用35 mg/kg远志皂苷腹腔注射成体大鼠,用5’-溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)法检测脑内神经干细胞的原位增殖,结果为远志皂苷可促进大鼠纹状体侧脑室室管膜下区神经干细胞的增殖,而对海马和中脑部位的神经干细胞无激活作用。
结论:
本研究首次发现远志皂苷对中脑腹侧来源的神经干细胞具有体外促增殖作用,且进一步阐明其增殖作用主要是通过促进MAPKs家族中ERK的磷酸化以及促进hesl基因的表达而得以实现。同时,远志皂苷还可原位诱导纹状体侧脑室室管膜下区神经干细胞的增殖。沿着这一方向继续深入研究可能会开发出具有中国自主知识产权的神经损伤和保护药物,为防治帕金森病等神经退行性疾病提供新的选择。