小鼠晶状体干细胞的初步研究

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背景:干细胞是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞,可以重建具有一定形态结构和功能的组织或器官。在多种组织和器官内已经发现存在相应的干细胞,如造血干细胞,骨髓干细胞等。在眼部组织中也发现多种干细胞,如角膜缘干细胞,视网膜干细胞等。已有的研究显示在晶状体内可能存在干细胞,但对其在晶状体上的分布位置和特性的研究尚无明确的结论。本研究依据干细胞具有代谢缓慢和表达特异标记物的特点,标记有干细胞特性的细胞,确定其在晶状体中的位置,根据损伤刺激干细胞增殖的特性,观察在晶状体前囊膜损伤后晶状体上皮细胞的增殖变化情况,进一步明确晶状体中干细胞的存在及分布规律。目的:明确小鼠晶状体上皮细胞中慢周期细胞和有干细胞标志蛋白细胞的分布特点,观察在损伤刺激下晶状体上皮细胞的增殖变化规律。方法:60只3周龄Balb/c小鼠按随机数字表法随机分为BrdU标记组30只(30只眼)和生理盐水对照组30只(30只眼)。BrdU标记组按150mg/kg体重的剂量每天两次腹腔注射BrdU,连续注射10d,在BrdU标记完成后的第0、1、2、3、4、6、8、10、12和14周取小鼠晶状体,制备冰冻切片,用免疫荧光染色法进行BrdU和胚胎干细胞标志蛋白SOX2的免疫荧光染色,在荧光显微镜下观察BrdU标记细胞的量和分布变化,SOX2阳性细胞在晶状体上皮细胞中的表达和分布规律以及与BrdU标记细胞的关系。对照组按15ml/kg体重注射生理盐水,做平行对照处理。另取3周龄Balb/c小鼠(12只)分为4组,构建晶状体前囊膜损伤模型。右眼做损伤模型为实验眼,左眼不做处理为对照眼。各组小鼠(n=3)分别在损伤后0h、12h、24h和36h,按150mg/kg体重一次腹腔注射BrdU,在注射后1h摘取眼球,取出晶状体并制备晶状体囊膜铺片,用免疫荧光法进行BrdU免疫荧光染色,在荧光显微镜下观察和计数中央区和赤道区BrdU阳性细胞的数量。结果:在完成BrdU标记后(即0周),BrdU标记组晶状体上皮中央区和赤道区细胞BrdU标记率均达100%。随着小鼠的周龄增加,晶状体上皮细胞的BrdU标记率逐渐下降,观察到12周时,BrdU标记率降至最低,在中央区和赤道区分别为14.23%和5.86%(t=-20.123, P=0.000)。SOX2在晶状体上皮细胞内表达稳定,阳性细胞主要分布于晶状体上皮的中央区,0周和14周时中央区上皮SOX2阳性细胞率分别为3.74%和3.70%(t=0.027, P=0.979)。在BrdU标记滞留细胞中有一部分细胞同时表达SOX2,分布在晶状体上皮的中央区。在前囊膜未损伤组晶状体上皮中央区BrdU阳性细胞数目在各时间点较为稳定,前囊膜损伤组晶状体上皮中央区BrdU阳性细胞数目每个高倍视野在0h为44.9±10.9(vs.28.5±8.0),12h达到高峰为111.8±17.2(vs.26.4±6.0),到36h组降至27.5±9.7(vs.26.1±8.1)。两组赤道区BrdU阳性细胞数目稳定,两组各时间点之间均无显著性差异。结论:具有BrdU标记滞留特性的慢周期细胞和同时表达胚胎干细胞标志蛋白SOX2的晶状体上皮细胞,主要分布在晶状体上皮的中央区;在损伤刺激下,中央区晶状体上皮细胞增殖能力增加,提示晶状体可能存在干细胞并分布在晶状体上皮的中央区。
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