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帕金森病(Parkinsons disease,PD)是一种渐进性的神经退行性疾病,在65岁以上的老年人中发病率大于1%,仅次于老年痴呆症。PD的病理特征主要表现为中脑黑质区多巴胺能神经元的大量死亡和其投射区域纹状体内多巴胺(dopamine,DA)水平的降低。残存的DA神经元的胞浆中出现嗜酸性的路易小体(lewy body)及路易神经突(lewy neurite)。 PD的治疗方式目前主要有三种:药物疗法、物理疗法和细胞移植疗法。细胞移植疗法为PD的治疗提供了新的希望。我们之前通过使用小分子抑制剂成功将人源胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)快速高效的分化成初级神经干细胞(primitive neural stem cells,pNSCs),通过进一步分化培养,在体外可高效分化为DA能神经元。由于pNSCs具有无限的增殖能力,可产生足够的细胞用于PD的治疗。 为了研究pNSCs在PD治疗中的应用前景及其作用机制,我们首先在体外将pNSCs分化成多巴胺能神经元(pNSC-dopaminergic neurons,pNSC-DAns),然后将pNSC-DAns移植到PD大鼠模型的纹状体中。通过行为学实验、微透析(microdialysis)-高效液相色谱(high-performance liquid chromatography,HPLC)技术、免疫组化和脑片及在体碳纤维电极(carbon fiber electrode,CFE)电化学技术等对移植的pNSC-DAns的功能进行了分析,我们的发现如下: (1)分化的pNSC-DAns可表达络氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)、成熟神经元的标志蛋白微管相关蛋白2(microtubule-associated protein2,MAP2)和中脑标志蛋白核受体相关因子-1(nuclear receptor related1 protein,Nurr1),而且分化两个月后通过HPLC-电化学技术可以检测到DA的分泌。 (2) pNSC-DAns移植后,通过免疫组织染色,在第一周和第十六周都发现pNSC-DAns能够存活而且表达TH。 (3)对移植细胞的PD大鼠模型的行为学实验表明,和对照组相比,移植的细胞能够改善PD大鼠的运动症状,而且随着时间的延长,改善效果越来越好。 (4)对移植细胞的PD大鼠通过microdialysis-HPLC实验表明,移植细胞的纹状体中DA的水平得到了部分的恢复。 (5)通过CFE电化学技术,在移植细胞的PD大鼠的脑片上,检测到了DA的分泌,利用CFE高空间分辨率的特性,我们发现DA的分泌只局限于移植细胞的区域。 (6)通过CFE电化学技术,进一步通过在体(in vivo)研究发现,在移植细胞的PD大鼠的纹状体中,也检测到了DA的分泌。利用CFE的高时间分辨率的特性,我们发现移植细胞的纹状体中DA的再摄取也得到了恢复。 综上所述,我们发现将pNSC-DAns移植到PD大鼠的纹状体中,移植的纹状体部分恢复了DA的释放,而且增加的DA直接由植入的pNSC-DAns分泌而来。移植纹状体对DA的再摄取功能也得到了恢复,且pNSC-DAns的移植改善了PD大鼠的运动功能,表明pNSC-DAns在功能上能够整合到受损的纹状体中。pNSCs为PD的治疗提供了新的希望。