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目的:骨髓基质细胞(Marrow stromal cells,MSCs)是一种存在于骨髓内的非造血干细胞,由于其具有自我更新能力及多分化潜能,在修复中枢神经系统损伤方面显示出良好的应用前景而倍受神经科学工作者关注。本实验通过体外培养MSCs,了解其生长生物学特性并探索其向神经细胞分化的诱导条件;同时观察MSCs移植入缺血性脑损伤大鼠后,细胞存活、迁移的情况;并对MSCs分化为神经细胞的可能机制进行初步探讨。以期为MSCs移植修复中枢神经损伤系统提供理论依据。方法: 1.采用密度梯度离心分离MSCs,反复贴壁法纯化扩增MSCs,镜下观察其形态学特点并绘制其生长曲线。2.通过MTT法观察不同阿魏酸钠(Sodium Ferulate,SF)浓度对MSCs生长的影响,进而确定阿魏酸钠的最佳诱导培养浓度。3.采用一定浓度的阿魏酸钠对MSCs进行诱导培养,同时设立β-巯基乙醇诱导培养组作为阳性对照。观察两组MSCs的细胞形态变化。采用免疫细胞化学染色技术检测诱导培养细胞的神经丝蛋白(NF)、神经巢蛋白(Nestin)、神经元烯醇化酶(NSE)、神经胶质细胞酸性蛋白(GFAP)等神经细胞标志物的表达。4.于神经细胞诱导培养基中加入不同剂量的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径特异性阻断剂PD98059,观察MSC的形态学变化和神经细胞特异性标志物表达的变化。 <WP=13>5.制作大鼠局灶性脑缺血模型,将体外已先行标记BrdU的MSCs经患侧颈内动脉移植入模型鼠内,1周后处死实验鼠,通过BrdU免疫组织化学染色,观察MSCs的存活分布情况。结果:1.MSCs在接种24h后,部分贴壁细胞呈成纤维样细胞形态,3d后可见数个细胞组成的小集落形成,10-14天左右迅速增多,融合成片,细胞为梭形成纤维样细胞形态。传代培养细胞较原代细胞生长较快。MSCs生长曲线呈S形,其倍增时间为72h。2.含阿魏酸钠0.5mg/ml和1mg/ml的培养基对MSCs的生长无明显影响,培养7d时,两者对MSCs的存活率分别为95%、94%;而含2mg/ml、3mg/ml阿魏酸钠的培养基对MSCs的生长抑制显著,培养7d时,两者存活率分别54%和20%。3.MSCs经含1mg/ml阿魏酸钠的培养基诱导6h,细胞胞体收缩变圆,立体感增强,有突起长出,随后突起逐渐增多,24小时后,细胞间突起相互连接,交错成网,表现出神经细胞样形态。此现象持续到7天后,细胞逐渐老化;诱导培养6h,MSCs有Nestin表达,24h后未能检测到其表达,而成熟神经细胞标记物NF、NSE和GFAP表达逐渐增强,于诱导培养第3天,NSE和GFAP阳性率最高,分别为67±3.5%,39±1.8%。β-巯基乙醇对照组诱导培养3h,MSCs表达Nestin,6h后,多数MSCs变为典型的神经样细胞,NSE阳性细胞数为68.8±3.3%,培养24h诱导细胞从培养板上脱落。4.在含PD98059的诱导培养基中,MSCs仍呈神经细胞样形态变化并可检测到相关神经细胞标记物,其阳性率较无阻断剂组无明显改变。5.将经阿魏酸钠诱导24h并已行BrdU标记的MSCs经患侧颈内动脉植入局灶性脑缺血模型大鼠脑内,1周后观察到BrdU阳性细胞主要分布在缺血侧皮质区,在梗死灶中心区(尾壳核)也有少量分布。结论:1.体外培养条件下,MSCs生长增殖迅速,具有自我更新能力和向神经细胞分化潜能。 <WP=14>2.中药单体阿魏酸钠具有诱导其分化为神经祖细胞,进而向神经元和神经胶质细胞分化的作用,并且诱导分化的细胞存活可长达7天。3丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径未参与MSCs向神经细胞分化的过程。4.经阿魏酸钠体外定向分化后的MSCs体内移植后,在局灶性脑缺血大鼠脑内可以存活。