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目的:从孕龄15天Sprague-Dawley(SD)胎鼠皮质分离、培养获得大量神经干细胞(neuralstemcells,NSCs),通过免疫荧光技术鉴定其特性。将传代培养的NSCs移植到大脑中动脉缺血(middlecerebralarteryocclationMCAO)再灌注大鼠脑中,比较移植前后大鼠的行为功能变化,并在体检测移植NSCs的存活迁移情况,观察移植前后梗死区边缘神经细胞的变化,初步探索NSCs移植治疗脑梗死的可行性。
方法:一、细胞培养:1、原代细胞培养:分离孕龄15天SD胎鼠皮质,制作细胞悬液,调整细胞密度为1×106个细胞/ml,接种到含基础培养基的培养瓶中,加入终浓度均为20ng/ml的bFGF、EGF,置培养箱进行原代培养,倒置显微镜下观察细胞生长及分化的形态学变化。2、传代培养:将原代培养形成的细胞球尽可能机械吹打成单细胞悬液,以1:2的比例传代,按上述方法进行培养并观察。3、NSCs的体外分化:将原代或传代培养7d的细胞球吹打成单细胞,离心换液为含10%FBS的基础培养液培养,镜下观察细胞分化情况。二、脑梗死模型的制备及评价:选用250~300g健康雄性SD大鼠,线栓法制备MCAO再灌注模型,麻醉清醒后依据Zea-Longa5分评分制对大鼠神经功能进行评分,筛选符合2~3分的模型后,再依据Garcia的18分评分法对以上模型进行评分、记录。三、细胞移植:用终浓度为50μM的BrdU标记二次传代培养3d时的NSCs,标记48h后将形成的较多细胞球尽量吹打成单细胞,调整其密度达106/μl,取1μl细胞悬液,立体定向注射到脑梗死大鼠纹状体中。四、移植后行为功能评分:移植后观察大鼠的神经功能变化,并于移植后2w、4w时依据Garcia的18分评分法对各组大鼠的神经行为功能进行评分,结果做统计处理。五、免疫和病理学检测:1、取原代或传代培养7d的细胞球加入神经巢蛋白(Nestin)单克隆抗体,行NSCs增殖特性的免疫荧光鉴定;2、原代或传代培养3d的NSCs经BrdU标记48h后,行BrdU标记的鉴定;3、取分化培养7d的NSCs,行NSCs分化的免疫荧光鉴定;4、MCAO再灌24h后,取大鼠脑行TTC和冰冻切片HE染色鉴定;5、移植后2w、4w时,取各组大鼠脑灌注固定,石蜡包埋、切片,分别行Anti-BrdU、Anti-GFAP及Anti-β-Ⅲ-tubulin免疫组织化学染色,跟踪检测移植的NSCs在脑内的存活、迁移情况及移植前后梗死区边缘神经细胞的变化。
结果:一、1、原代培养细胞观察及克隆形成:接种早期细胞胞体较小呈圆形,随着时间的延长,细胞有聚集生长的趋势并出现分裂相,渐形成小的细胞集落,7d时即可形成较大、较多的克隆球。2、传代细胞能形成与原代相似的细胞球,并可继续传代培养。3、原代或传代培养7d的干细胞经免疫荧光染色,形态各异,nestin表达阳性,BrdU标记阳性,诱导分化后免疫荧光显示β-Ⅲ-tubulin、GFAP反应阳性。二、MCAO复灌大鼠手术苏醒后表现为患侧Horner综合征及对侧偏瘫症状。TTC染色可见正常脑组织呈深橙红色,梗死区未被染色而呈白色。HE染色示梗死区的细胞核固缩,核仁消失,细胞数目减少;梗死区边缘的细胞胞体肿大,细胞边界模糊。三、移植后的行为功能变化:NSCs移植到局灶性脑缺血大鼠纹状体以后2w、4w时,移植NSCs组大鼠的神经功能缺损症状得到逐步改善,评分明显高于对照组,有显著性差异,且4w时神经功能恢复明显优于2w时。四、移植后免疫组织化学染色结果:①能够检测到存活的BrdU阳性细胞,阳性细胞多成簇密集分布在针道周围,胞核较大呈圆形,核染色较深呈棕黄色,胞体不着色。另外,在靶位点背侧的胼胝体处,也检测到了散在分布的BrdU阳性细胞。且随着时间的延长,移植后4w时可见移植细胞向周围迁移、分化参与血管形成,并可见梗死区边缘微血管明显增生。②Anti-GFAP免疫组化染色结果显示,在三组梗死区边缘均能检测到阳性细胞,但移植组大鼠脑阳性细胞数目较另两组明显增多,阳性细胞胞体多呈三角形、较正常肥大,突起染色深,多而细长,并且在梗塞灶边缘相互交织成密集的网,其纤维末端有向梗塞灶的中央延伸的趋势。③Anti-β-Ⅲ-tubulin免疫组织化学染色结果显示,在三组大鼠脑梗死区边缘均能够检测到阳性细胞,其胞体多呈圆或椭圆形,具有一或两个长突起,突起着色呈棕黄色,核大而圆不着色。
结论:1.本实验分离、培养的孕龄15天SD胎鼠皮质细胞Nestin表达阳性,BrdU标记阳性,分化后表达神经元和星形胶质细胞的标记物,是大鼠的NSCs。2.体外培养的NSCs,立体定向移植到脑梗死大鼠的纹状体以后,在移植后不同时间点(2w、4w),大鼠的神经功能缺损症状得到逐步明显改善。3.免疫组织化学染色显示,能够在神经功能明显改善的大鼠脑内检测到存活、迁移、分化的供体细胞及在梗死区边缘大量增生的星形胶质细胞、微血管,表明移植的NSCs能在脑梗死大鼠脑内存活、迁移、分化,并且对脑梗死大鼠的神经功能修复起到了积极作用。