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目的:从人胚胎端脑分离、培养人神经干细胞(humanneuralstemcells,hNSCs),观察转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGFβ1)在海人藻酸(kainicacid,KA)诱导的细胞损伤中有无促进hNSCs存活的作用,以及在这一过程中是否与胶质细胞系源性神经营养因子(glialcellline-derivedneurotrophicfactor,GDNF)、碱性成纤维细胞生长因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF)有协同作用。在此基础上,观察人神经干细胞移植入KA损伤的大鼠纹状体后,宿主脑TGFβ1表达的时间、空间变化,为干细胞移植提供理论依据。
方法:(1)人胚胎神经干细胞的分离、培养、鉴定:细胞来源于正常流产10~12周人胚胎的端脑,在含有bFGF、EGF的无血清培养基条件下培养、传代。加入血清诱导分化,利用免疫细胞化学染色观察Nestin、NF、GFAP、GalC及TGFβ受体Ⅰ、Ⅱ的表达。(2)TGFβ1对KA诱导hNSCs损伤的保护作用:hNSCs贴壁后,分成以下7组:1、血清培养基;2、血清培养基+5ng/mlTGFβ1;3、血清培养基+10ng/mlTGFβ1;4、血清培养基+15ng/mlTGFβ1;5、无血清培养基;6、无血清培养基+10ng/mlTGFβ1;7、血清培养基+Anti-TGFβRⅡ+10ng/mlTGFβ1,各组按要求加入培养基和TGFβ1,1h后向各组中加入KA100uM,作用3h。观察下列3种细胞损伤凋亡的指标:培养液内LDH的升高水平、细胞Caspase-3的表达及Hoechest33258的荧光情况。(3)TGFβ1在抗hNSCs损伤中与GDNF、bFGF的相互作用:hNSCs贴壁后分成以下9组:1、无血清培养基2、无血清培养基+2ng/mlGDNF;3、无血清培养基+5ng/mlGDNF;4、无血清培养基+10ng/mlGDNF;5、无血清培养基+2ng/mlGDNF+10ng/mlTGFβ1;6、无血清培养基+10ng/mlGDNF+10ng/mlTGFβ1;7、无血清培养基+10ng/mlGDNF+Anti-TGFβRⅡ;8、无血清培养基+10ng/mlTGFβ1+10ng/mlbFGF;9、无血清培养基+10ng/mlTGFβ1+20ng/mlbFGF,按组别分别加入不同的细胞因子,1h后向各组中加入KA100uM,作用3h。同样观察上述3种细胞损伤凋亡指标。(4)hNSCs移植入KA损伤大鼠脑模型后,宿主脑内TGFβ1的表达:制作大鼠纹状体KA损伤模型,分成3组:1、空白对照组;2、移植组;3、移植十环孢菌素A组,将培养的神经干细胞移植入大鼠脑内,观察不同时间点宿主移植灶周围TGFβ1的表达情况。
结果:1、培养的细胞Nestin阳性,可以分别分化成NF、GFAP、GalC阳性内细胞。并且表达TGFβRⅠ、Ⅱ;2、在TGFβ1对KA诱导hNSCs损伤的影响各组中:与血清对照组比较,血清培养基中加入5ng/mlTGFβ1,能减少神经干细胞的损伤(p<0.05);10ng/ml、15ng/ml时作用明显(p<0.01);但预先使用了Anti-TGFβRⅡ后,则TGFβ1这种减少损伤的作用消失了(p>0.05);无血清培养基时TGFβ1失去了减少神经干细胞损伤的作用(p>0.05)。3、TGFβ1在抗hNSCs损伤中与GDNF、bFGF的相互作用:与无血清组比较,2ng/mlGDNF时没有出现(p>0.05)象10ng/ml时的保护效果(p<0.01),但有TGFβ1时,GDNF在2ng/ml的剂量即可出现保护效应(p<0.05);预先使用了Anti-TGFβRⅡ封闭内源性TGFβ1的作用后,GDNF在10ng/ml的保护作用消失了(p>0.05);在此过程中bFGF不能减少hNSCs的损伤,而且与TGFβ1也没有协同作用(p>0.05)。4、hNSCs移植入KA损伤4周的大鼠纹状体后,24小时内TGFβ1首先在移植灶周围的宿主脑间质出现了阳性表达;后宿主的神经元又渐出现表达,48小时神经元的表达达到高峰;移植后10天左右TGFβ1的表达消失。
结论:1、从人胚胎分离出的神经干细胞,具有分裂增殖的能力和分化为神经元和星形胶质细胞、少突胶质细胞的潜能,有TGFβRⅠ、Ⅱ的表达,提示TGFβ1可以对hNSCs发挥生理作用。2、有血清存在的情况下,TGFβ1通过与其受体结合,可以明显减少KA对人神经干细胞损伤的作用,提示它能和血清中的某些成份有协同保护作用。3、TGFβ1可以协同GDNF参与保护人神经干细胞对抗KA的损伤作用,bFGF在KA诱导损伤的过程中与TGFβ1没有协同作用。4、hNSCs移植入KA损伤纹状体大鼠脑内,宿主脑内移植区TGFβ1呈现特定的时空表达变化。