神经干细胞分化与bHLH转录调控因子

近年来,许多bHLH转录调控因子被克隆.研究揭示,bHLH转录调控因子参与了中枢神经系统神经干细胞的分化.根据bHLH转录调控因子在神经分化过程中的作用,它们可分为决定因子和分化因子.此外,有负调控因子调控bHLH蛋白参与神经干细胞分化.     

神经干细胞分化与bHLH转录调控因子

近年来，许多bHLH转录调控因子被克隆。研究揭示，bHLH转录调控因子参与了中枢神经系统神经干细胞的分化。根据bHLH转录调控因子在神经分化过程中的作用，它们可分为决定因子和分化因子。此外，有负调控因子调控bHLH蛋白参与神经干细胞分化。     

基因芯片技术筛选不同中药诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为神经样细胞的差异表达基因

目的 从基因水平了解中药在诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经细胞分化过程中的分子机制。方法 应用基因芯片技术分析了黄芪（Radix Astragali Seu Hedysari，RASH）和天麻（Gastrodiaelata，GE）诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经元分化过程中差异表达的基因。结果 在黄芪诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经元分化过程中，有96个差异表达基因（上调或下调倍数大于2）；在天麻组有118个差异表达基因（上调或下调倍数大于2）。在两组中共发现与细胞分化相关的差异表达基因17个，其中差异表达明显的有3个，包括bHLH，Epiregulin，fibroblast growthfactor。 9.结论 黄芪和天麻可有效地诱导骨髓间充质干细胞分化神经元，其作用机制涉及多种基因。     

bFGF、BMP-2、ATRA对神经干细胞分化及RARαmRNA表达的影响

目的探讨bFGF、ATRA、BMP-2对神经干细胞分化的诱导作用及对RARα mRNA表达的影响。方法采用分别含bFGF、ATRA、BMP-2及其不同组合配方的培养液培养神经干细胞，通过免疫荧光染色观测细胞分化情况，应用RT—PCR法检测其对RARα mRNA表达影响。结果bFGF无明显诱导神经干细胞分化作用，但能增加分化后细胞的存活能力；神经干细胞能被ATRA诱导成为神经元样细胞，被BMP-2诱导成为星形胶质细胞，且在不同组合配方培养液中，诱导效应不同；ATRA或BMP-2在bFGF存在的情况下，能促进神经干细胞RARα mRNA的表达。结论bFGF本身不诱导RARα mRNA的表达，但能增强神经干细胞分化后的存活并影响ATRA、BMP-2对RARα mRNA表达的诱导；ATRA、BMP-2对神经干细胞的分化具诱导功能，但二者可能具有负协同作用。     

神经干细胞的端粒酶活性与其增殖分化的关系

目的探讨体外培养的神经干细胞端粒酶活性与细胞增殖、分化的关系,以及细胞分化后端粒酶逆转录酶的表达情况。方法采用无血清培养法从新生大鼠脑皮质分离培养神经干细胞；通过免疫荧光细胞染色鉴定神经干细胞；细胞计数法检测细胞的增殖情况；TRAP-ELISA法测定神经干细胞的端粒酶活性：RT-PCR法和Western-blot法测定细胞分化前后的端粒酶逆转录酶的表达。结果从新生大鼠脑皮质分离培养的神经干细胞具有端粒酶活性；体外培养12周内,神经干细胞的端粒酶活性未见变化,细胞的增殖速率亦未见明显不同；神经干细胞分化后端粒酶活性丧失,端粒酶逆转录酶的mRNA和蛋白质也均未见表达。结论在体外培养过程中,大鼠脑神经干细胞的端粒酶活性和细胞增殖速率未见变化；神经干细胞分化后端粒酶活性丧失,可能是由于端粒酶逆转录酶停止表达所致。     

核因子-κB在神经干细胞增殖和分化中的作用

核因子-κB（NF-κB）是一种可诱导的转录因子。在神经系统中，NF-κB由神经元、神经胶质细胞和神经干细胞表达。神经干细胞具有强大的增殖能力和多向分化潜能，在神经系统损伤的修复中起重要作用。近年来的研究发现，NF-κB信号系统参与了中枢神经系统神经干细胞增殖和分化的调控，通过对其机制的深入研究，有望为脑缺血、脑炎、神经变性等疾病的治疗开辟新的途径。文章对NF-κB在神经干细胞增殖和分化中的多重作用进行了综述。     

神经调节蛋白1诱导小鼠胚胎干细胞向心肌细胞的分化及其机制探讨*☆

背景：前期研究发现神经调节蛋白1早期干预能够诱导胚胎干细胞向心肌细胞分化。 目的：进一步观察神经调节蛋白1诱导小鼠胚胎干细胞向心肌细胞分化的途径。 方法：分别观察胚胎干细胞自发与在神经调节蛋白1诱导情况下向心肌细胞的分化,RT-PCR检测胚胎干细胞自发与诱导分化下心肌特异性早期转录因子GATA-4、Nkx2.5 mRNA的表达,细胞免疫组织化学检测胚胎干细胞自发与诱导分化下心肌肌钙蛋白T及磷酸化蛋白激酶B的表达,Western blot半定量分析自发与诱导分化下心肌细胞磷酸化蛋白激酶B的表达。 结果与结论：神经调节蛋白1诱导心肌分化率显著高于自发心肌分化率。神经调节蛋白1呈剂量依赖性上调GATA-4、Nkx2.5 mRNA表达;表皮生长因子样受体拮抗剂及磷脂酰肌醇-3激酶抑制剂阻断了神经调节蛋白1对Nkx2.5 mRNA的表达上调作用。Western blot分析显示神经调节蛋白1诱导组拟胚体中自发性搏动心肌细胞团磷酸化蛋白激酶B的相对表达高于自发心肌分化组。提示神经调节蛋白1可能通过磷脂酰肌醇3激酶/磷酸化蛋白激酶B信号通路诱导胚胎干细胞向心肌细胞分化。     

信号转导通路在神经干细胞分化及其修复脊髓损伤过程中的作用

近年来神经干细胞的研究给中枢神经系统损伤患者带来了新的希望，但神经干细胞的分化诱导仍然是医学界的一大难题。文章试对神经干细胞分化发育过程的基因信号转导通路Notch信号途径、螺旋-环-螺旋转录因子家族信号途径及Wnt信号途径等作以综合分析。探讨这些基因信号转导通路对神经干细胞分化的作用及其修复脊髓损伤的前景。神经干细胞的分化发育受多种途径的共同作用，基因水平的调控，局部微环境以及各种生长因子的作用都对其分化发育有重要影响；其对脊髓损伤的修复具有重要作用。     

人胚额叶皮层和海马干细胞的自主分化研究

目的 研究人胚胎额叶皮层和海马组织神经干细胞的自主分化特性。观察额叶皮层神经干细胞和海马神经干细胞特性的异同。方法 从人胚胎额叶皮层和海马组织分别分离提出神经干细胞，经无血清体外培养、扩增，形成神经球。神经球贴壁进行不加诱导剂的自主分化。采用细胞生长曲线检测神经干细胞的增殖能力。使用5-溴脱氧尿嘧啶核苷（BrdU）标记分裂增生的细胞，观察细胞的分裂增殖情况。免疫细胞化学法鉴定神经干细胞的自主分化能力，比较额叶皮层和海马神经干细胞的分化特点。结果 从人胚胎额叶皮层和海马分离的神经干细胞具有增殖能力，额叶皮层神经干细胞的细胞倍增时间为3．9d，海马神经干细胞的细胞倍增时间为3．2d。细胞贴壁分化后出现Nestin、GFAP、Tuj-1表达阳性的细胞。皮层和海马神经干细胞分化产生的Tuj-1阳性细胞分别是40．7％和19．3％；皮层和海马神经干细胞分化产生的GFAP阳性细胞分别是59．3％和80．7％。结论 分离培养的额叶皮层和海马神经干细胞具有自我更新和增殖能力，可以向神经元、胶质细胞分化。额叶皮层神经干细胞与海马神经干细胞的倍增时问、自主分化特点和分化为神经细胞和胶质细胞的比率各有不同。     

脑源性神经营养因子对胎鼠神经干细胞向神经元方向分化的诱导

背景：神经元是中枢神经系统起主导功能的细胞，培养干细胞的最终目的是获得相应表型的神经元，从而促进中枢神经系统损伤的修复。但以往相关文献显示神经干细胞分化为神经元的比例不到30%。 目的：以脑源性神经营养因子作为诱导分化剂，观察其对胎鼠源性神经干细胞向神经元方向分化的作用。 设计、时间及地点：细胞学体外观察，于2006-06/2007-08在南京医科大学第一附属医院中心实验室完成。 材料：清洁级孕14~17 d的SD大鼠10只，诱导分化剂脑源性神经营养因子为Peprotech产品，胎牛血清为杭州四季青产品。 方法：孕鼠处死后取出胚胎，剪碎后机械法体外分离培养神经干细胞，锥虫蓝染色计数，调整细胞密度为2×106，添加B27及碱性成纤维细胞生长因子，置于37 ℃、体积分数为0.05的CO2恒温箱中原代培养，待细胞克隆球明显增大、中央变暗时传代扩增。将培养所得的干细胞克隆球分为2组，诱导组添加体积分数为0.01的胎牛血清+20 μg/L脑源性神经营养因子共培养，血清对照组仅添加体积分数为0.01的胎牛血清。 主要观察指标：在倒置显微镜下观察细胞生长、贴壁和分化情况。诱导分化5 d后，行神经元免疫组化鉴定，流式细胞仪检测神经元阳性细胞率。取原代培养未分化的神经干细胞及诱导分化3 d的两组细胞，RT-PCR检测内源性bHLH基因MASH-1的表达。 结果：原代培养可获得数十至数百个神经干细胞聚集在一起的神经克隆球，形态规则，立体感强；悬浮生长的克隆球经诱导分化后，逐渐失去其球状的立体外观，邻近克隆球发出的突起可相互连接，3 d后即有神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞从克隆周围出现。培养的神经干细胞呈巢蛋白阳性表达，诱导分化后呈微管相关蛋白2阳性表达。与血清对照组比较，诱导组神经元阳性细胞率显著升高（χ2=16.0，P < 0.05）。与未分化的神经干细胞比较，诱导组、血清对照组细胞MASH-1的表达均明显升高，且前者升高幅度明显强于后者（F=21.7，P < 0.05）。 结论：脑源性神经营养因子能促进神经干细胞向神经元方向分化，可能与内源性bHLH基因MASH-1的表达升高有关。     

Unique expression patterns of cell fate molecules delineate sequential stages of dentate gyrus development.

The dentate gyrus of the hippocampus is uniquely organized with a displaced proliferative zone that continues to generate dentate granule cells throughout life. We have analyzed the expression of Notch receptors, Notch ligands, and basic helix-loop-helix (bHLH) genes during dentate gyrus development to determine whether the need to maintain a pool of undifferentiated precursors is reflected in the patterns of expression of these genes. Many of these genes are expressed diffusely throughout the cortical neuroepithelium at embryonic days 16 and 17 in the rat, just preceding the migration of newly born granule cells and dentate precursor cells into the dentate anlage. However, at this time, Mash1, Math3, and Id3 expression are all concentrated in the area that specifically gives rise to granule cells and dentate precursor cells. Two days later, at the time of migration of the first granule cells and dentate precursor cells, cells expressing Mash1 are seen in the migratory route from the subventricular zone to the developing dentate gyrus. Newly born granule cells expressing NeuroD are also present in this migratory pathway. In the first postnatal week, precursor cells expressing Mash1 reside in the dentate hilus, and by the third postnatal week they have largely taken up their final position in the subgranular zone along the hilar side of the dentate granule cell layer. After terminal differentiation, granule cells born in the hilus or the subgranular zone begin to express NeuroD followed by NeuroD2. This study establishes that the expression patterns of bHLH mRNAs evolve during the formation of the dentate gyrus, and the precursor cells resident in the mature dentate gyrus share features with precursor cells found in development. Thus, many of the same mechanisms that are known to regulate cell fate and precursor pool size in other brain regions are likely to be operative in the dentate gyrus at all stages of development.     

VEGF调节成年大鼠脑室管膜下区和海马齿状回bHLH基因表达的实验研究

目的:探讨外源性VEGF调控成年大鼠脑室管膜下区(SVZ)和海马齿状回(DG)内bHLH基因家族成员Hes5和Mash1表达促进神经发生的机制。方法:建立成年大鼠脑室内VEGF(10μg/ml)或生理盐水持续注药3天模型,于注药开始后3至14天间不同时间点,RT-PCR检测大鼠SVZ和DG内Hes5和Mash1基因表达的动态改变。结果:VEGF组与生理盐水组比较,SVZ内Hes5表达于3d短暂上调,5d和7d下降低于正常;Mash1表达于5d和7d明显上调;两者均在14d恢复正常;DG内Hes5表达于注药开始后3d和5d下降低于正常,7d恢复正常;Mash1表达于3d、5d和7d上调,14d恢复正常。结论:VEGF可通过抑制Hes5基因表达,上调Mash1表达,促进成年大鼠脑内神经发生。     

Fibroblast growth factor 2 negatively regulates the induction of neuronal progenitors from neural stem cells

Fibroblast growth factor 2 (FGF2) exhibits pleiotropic functions during embryogenesis. In neural development, both pro- and antineurogenic activities of FGF2 have been described in the differentiation of neuronal progenitors into postmitotic neurons. We used cultured neural stem cells (NSCs) derived from rat embryonic day 14.5 cortex to determine the FGF2 effect on the induction of early neuronal progenitors. Our data showed that the presence of FGF2 during serum-induced differentiation of NSCs reduced the number of Tuj1(+) neurons. A bromodeoxyuridine (BrdU)/Tuj1 double-labeling assay and expression analyses of the pro- and antineurogenic basic helix-loop-helix (bHLH) factors showed that FGF2 blocked the generation of early neuronal progenitors, but not the cell-cycle exit of dividing neurons. This negative regulation of neuronal induction by FGF2 was associated with the persistent expression of an antineurogenic bHLH, hairy and enhancer of split (HES)-1. A gene-profiling study demonstrated that the developmental programs underlying neuronal differentiation were altered as a whole and identified several developmentally regulated, neural-enriched genes. This work shows that FGF2 exerts an antineurogenic effect during the developmental window when neuronal progenitors are first induced from NSCs. It also provides a novel experimental system that can be used to prospectively identify genes expressed at different stages of neuronal differentiation.     

人胚胎干细胞神经分化过程中VEGF作用机制的研究

目的观察血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)对人胚胎干细胞分化为神经元的促进作用是否与Notch信号通路有关。方法人胚胎干细胞经拟胚体向神经元分化,并分为3组:A组为常规诱导组;B组为常规诱导+VEGF(10ng/ml)作用组;C组为常规诱导+γ-分泌酶抑制剂预处理+VEGF(10ng/ml)作用组。用免疫荧光法检测及计算各组不同阶段细胞阳性率,半定量RT-PCR观察各组神经干细胞Hes1 mRNA表达,MTT法检测3组神经干细胞增殖速率。结果免疫荧光法检测显示,B组产生神经干细胞的阳性率明显高于A、C两组,差异有统计学意义(P0.01),A、C两组之间无显著性差异(P0.05);B、C两组进一步分化为神经元的阳性率均明显高于A组,差异有统计学意义(P0.01),B、C两组之间无显著性差异(P0.05);半定量RT-PCR观察显示B组神经干细胞Hes1 mRNA表达明显高于A、C两组;MTT法检测与半定量RT-PCR结果相似。结论人胚胎干细胞体外分化过程中血管内皮生长因子通过激活Notch信号通路,促进神经干细胞增殖,而VEGF在神经干细胞向神经元分化中的作用与Notch通路无关。