脑微血管内皮细胞对体外培养神经干细胞分化影响的量效关系

目的:观察不同比例的脑微血管内皮细胞对体外培养的神经干细胞向神经元分化的影响。方法:实验于2005-12/2006-10在佳木斯大学神经病学研究所完成。①实验动物:取新生6h内Wistar小鼠4只用于神经干细胞的培养。另取新生1～7d Wistar大鼠4只用于脑微血管内皮细胞的培养。②实验方法:取新生神经球按5×108L-1接种于预先置有盖玻片的6孔板中,2mL/孔,并加入含表皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的DMEM/F12条件培养基,于24h后行巢蛋白免疫组化鉴定。取脑微血管内皮细胞按3×107L-1密度接种于铺有盖玻片的6孔板中,2mL/孔,采用Ⅷ因子相关抗原进行鉴定。神经干细胞与脑微血管内皮细胞共同接种于6孔板,接种密度分别为100∶1,10∶1,1∶1,1∶10,1∶100,每种密度均设6孔,以单纯神经干细胞作为对照。培养液为不含胎牛血清的神经干细胞培养液,2mL/孔,每2～3d全量换液,共培养14d,密切观察细胞的生长情况。③实验评估:利用免疫组化法计数神经微管相关蛋白2阳性细胞数,观察神经干细胞定向分化为神经元的情况。结果:①细胞形态观察:神经干细胞聚集成球状,细胞团呈棕黄色,神经球呈悬浮生长,细胞排列紧密;脑微血管内皮细胞呈“鹅卵石样”或“铺路石样”排列生长,细胞呈多角形或扁平梭形,核卵圆形,可见核仁。②神经干细胞与脑微血管内皮细胞鉴定结果:新生神经球巢蛋白免疫组化染色阳性,细胞胞浆深染呈棕黄色,胞核不着色。脑微血管内皮细胞Ⅷ因子相关抗原免疫组化染色胞浆显示棕黄色或褐色颗粒。③神经微管相关蛋白2免疫化学检测:培养14d与单纯神经干细胞对照组比较,神经干细胞与脑微血管内皮细胞100∶1,10∶1,1∶1,1∶10,1∶100接种密度共培养组神经微管相关蛋白2阳性细胞数均明显升高(19.00±5.12),(34.46±11.57),(72.83±7.54),(60.71±10.45),(43.08±7.46),(31.08±4.60)个,F=35.59,P均<0.05);且共培养组神经干细胞与脑微血管内皮细胞比例为10∶1时升高幅度显著高于其他接种密度(F=29.35,P均<0.05)。结论:脑微血管内皮细胞可以促进神经干细胞向神经元定向分化,神经干细胞与脑微血管内皮细胞为10∶1比例共培养时效果最佳。     

星形胶质细胞对神经干细胞分化的影响

目的:研究表明,星形胶质细胞产生一系列可溶性因子和膜相关因子,对中枢神经系统的发育和功能的成熟起了重要的作用。将星形胶质细胞和神经干细胞在互不接触的情况下进行共培养,探讨星形胶质细胞对神经干细胞分化的影响。方法:实验于2005-03/2006-02在广西医科大学实验中心完成。①实验材料:生后0～2d新生SD大鼠由广西医科大学实验动物中心提供。②实验方法:分离培养新生大鼠海马神经干细胞。采用化学法、差速贴壁法和振荡法分离纯化新生大鼠脑组织星形胶质细胞,以胶质纤维酸性蛋白标记星形胶质细胞,应用免疫细胞化学染色法进行细胞纯度鉴定。将星形胶质细胞和神经干细胞在互不接触的情况下进行共培养:共培养组是将培养瓶中的星形胶质细胞用胰蛋白酶消化成单细胞悬液,加入完全培养液,待细胞均匀长满后,换神经干细胞基础培养液,孵育24h后,将涂有多聚赖氨酸的盖玻片放入6孔板中,将传代1个月的神经干细胞球种到盖玻片上,同时更换神经干细胞基础培养液继续培养。对照组是单纯接种神经干细胞球于置有多聚赖氨酸涂布盖玻片的6孔培养板内。③实验评估:采用免疫细胞化学染色法观察神经干细胞分化后神经元特异性烯醇化酶、胶质纤维酸性蛋白和酪氨酸羟化酶表达。结果:纯化的星形胶质细胞胶质纤维酸性蛋白抗体标记阳性,细胞纯度达95%。星形胶质细胞与神经干细胞共培养时,神经干细胞贴壁分化加快,神经元特异性烯醇化酶阳性细胞及酪氨酸羟化酶阳性细胞明显多于对照组(P<0.05)。结论:星形胶质细胞可诱导神经干细胞向神经元细胞,包括多巴胺神经元细胞分化,提示星形胶质细胞支持神经元发生,可能是星形胶质细胞及其分泌的因子维持并延长了神经元存活,降低了凋亡比率所致。     

中药单体黄芩苷体外诱导人脐血间充质干细胞向神经元样细胞的分化

背景:抗氧化剂法及细胞因子法是体外诱导脐血间充质干细胞定向分化为神经元的2种方法,怎样选择既可广泛保护神经,又具有较强抗氧化作用的诱导剂?通过广泛筛选,应用中药下预脐血间充质干细胞的体外纯化、扩增并向神经元细胞分化.目的:观察中药单体黄芩苷对人脐血间充质干细胞体外纯化、扩增及向神经元样细胞诱导分化的作用.设计,时间,地点:随机对照,细胞学体外观察,于2005-02/06在南昌大学第一附属医院神经内科实验窒完成.材料:年龄为23～35岁的健康孕妇足月顺产儿的脐带血10份;黄芩苷,纯度＞95%,由中南大学湘雅医学院药剂科提供:抗氧化添加剂β-巯基乙醇为SABC公司产品.方法:采集胎儿脐带血,肝素抗凝,分离出脐血单个核细胞,调整细胞浓度为1×109L-1,以含体积分数为20%胎牛血清、谷氨酰胺、B27、粒巨噬细胞集落刺激因子、干细胞因子的DMEM液体培养基进行纯化和扩增.按照抗氧化添加剂的不同分为4组:黄芩苷组加入黄芩苷:空白对照组不添加抗氧化剂;β-巯基乙醇组添加β-巯基乙醇;共培养组添加黄芩苷、β-巯基乙醇.连续培养4周.主要观察指标:①脐血冷冻保存后7,14,21,28dCD34及CD29阳性细胞的表达.②细胞形态学观察.③流式细胞仪检测间充质干细胞表面标志.④免疫细胞化学染色观察间充质干细胞扩增培养4周后神经细胞特异性烯醇化酶、神经微管相关蛋白2和胶质纤维酸性蛋白阳性细胞的表达.结果:①与冻存前相比,冻存后7,14,21,28 d脐血单个核细胞锥虫蓝拒染率均明显降低(P＜0.05).②细胞形态学观察:脐血单个核细胞培养第2-3天开始贴壁生长,2周左右达高峰,3周后细胞生长达80%～90%融合,此时脐血原始间充质干细胞呈较均一的长梭形.4周后,黄芩苷组原来呈梭形的胞体一部分发生收缩,细胞边缘出现细的突起;一部分胞体逐渐近似圆形、锥形、三角形,伪足有多个细长突起.β-巯基乙醇组、共培养组有少量细胞存在脱落、死亡现象,且随着培养时间延长呈逐渐增加的趋势.⑧培养4周后,空白对照组以CD45阳性细胞为主;其余3组均以CD29和CD83阳性细胞为主,其中共培养组最多,黄芩苷组次之,β-巯基乙醇组最少,组间两两比较差异具有显著性意义(P＜0.01);各组贴壁生长细胞中均未见CD34阳性细胞.④扩增培养4周后与黄芩苷组比较,空白对照组、β-巯基乙醇组神经细胞特异性烯醇化酶及神经微管相关蛋白2阳性细胞表达率均显著降低(P＜0.01).各组胶质纤维酸性蛋白阳性细胞表达率均低于1%.结论:100 μ mol/L黄芩苷可促进脐血间充质下细胞体外扩增,且随抗氧化作用时间的延长效果显著增强,同时在一定程度上还能够诱导其向神经元样细胞方向分化.     

香丹注射液诱导人脐血间充质干细胞向神经细胞的分化

背景:选择一种高效、细胞损伤低的诱导人脐血间充质干细胞分化为神经细胞的方法是其应用于临床的前提.目的:拟采用传统中药香丹注射液联合生长因子诱导脐血间充质干细胞向神经细胞方向分化,并且与单纯生长因子的诱导作用进行比较.设计、时间及地点:免疫细胞化学水平的细胞观察实验,于2006-09/2008-04在潍坊医学院组织胚胎学教研室完成.材料:人脐血标本取自潍坊市妇幼保健院,香丹注射液的有效成分为丹参素.方法:采用密度梯度离心法分离人脐皿单个核细胞,贴壁法筛选出人脐血间充质干细胞,体外扩增,以免疫荧光方法检测表面抗原.分为2组进行诱导分化,香丹注射液联合生长因子诱导组采用30 g/L香丹注射液联合表皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子诱导脐血间充质下细胞向神经细胞方向分化,并且与单纯生长因子诱导组进行比较.主要观察指标:采用免疫细胞化学方法和免疫荧光方法检测诱导前后神经元特异性标志(神经元核抗原、β-TubulinⅢ)和神经胶质纤维酸性蛋白的表达.结果:香丹注射液联合生长因子诱导法对脐血间充质干细胞损伤作用小,诱导效率高.脐血间充质干细胞经香丹沣射液诱导后出现类似神经细胞的形态改变,胞体呈椭圆形,伸出长突起.免疫组织化学和免疫荧光方法鉴定显示,诱导后的细胞能特异性表达神经元核抗原和β-TubulinⅢ,而神经胶质纤维酸性蛋白阳性细胞较少.香丹注射液联合生长因子诱导组的β-TubulinⅢ和神经元核抗原的阳性细胞率显著高于生长因子诱导组(P＜0.05),神经胶质纤维酸性蛋白阳性细胞率明显低于生长因子诱导组(P＜0.05).结论:香丹注射液联合生长因子诱导对脐血间充质干细胞损伤作用小,诱导效率高,优于生长因子诱导法.且体外诱导后细胞丰要分化为神经元样细胞,而非星形胶质细胞.     

黄芩苷体外诱导人脐血间充质干细胞向神经元样细胞的分化

目的:体外诱导脐血间充质干细胞定向分化为神经元包括抗氧化剂法及细胞因子法,如何选择一种既能够如细胞因子般可广泛保护神经,又具有较强抗氧化作用的诱导剂?通过广泛筛选,观察中药单体黄芩苷对人脐血间充质干细胞体外纯化、扩增及向神经元样细胞诱导分化的作用.方法:实验于2005-02/06在南昌大学第一附属医院神经内科实验室完成.①对象及药物:无内外科并发症和传染性疾病、无血液系统疾病、乙肝表面抗原阴性、非高危妊娠、年龄23～35岁的健康孕妇足月顺产儿的脐带血10份,由南昌大学第一附属医院产科提供,孕妇及其家属对治疗及实验均签署知情同意书,实验经医院医学伦理委员会批准.黄芩苷,分子量446,纯度 > 95%,由中南大学湘雅医学院药剂科提供.抗氧化添加剂β-巯基乙醇为SABC公司产品.②实验方法:无菌条件下采集胎儿脐带血,肝素抗凝,用明胶沉降 密度梯度离心两步法分离出脐血单个核细胞,经冷冻保存和复苏后,调整细胞浓度为1×109 L-1,以含20%胎牛血清、谷氨酰胺、B27、粒巨噬细胞集落刺激因子300 μg/L、干细胞因子300 μg/L的DMEM液体培养基进行纯化和扩增.按照抗氧化添加剂的不同分为4组:黄芩苷组加入黄芩苷100 μmol/L;空白对照组不添加抗氧化剂;β-巯基乙醇组添加β-巯基乙醇2 mmol/L;共培养组添加黄芩苷100 μmol/L、β-巯基乙醇2 mmol/L.连续培养4周.③实验评估:观察细胞形态学变化;采用流式细胞仪检测间充质干细胞表面标志;制作细胞爬片,采用免疫细胞化学染色评价神经细胞特异性烯醇化酶、神经微管相关蛋白2、胶质纤维酸性蛋白阳性细胞表达率.结果:①细胞形态学观察:脐血单个核细胞培养第2～3天开始贴壁生长,2周左右达高峰,3周后细胞生长达80%～90%融合,此时脐血原始间充质干细胞呈较均一的长梭形.4周后,黄芩苷组原来呈梭形的胞体一部分发生收缩,细胞边缘出现细的突起;一部分胞体逐渐近似圆形、锥形、三角形,伪足有多个细长突起,且发出分支,形成圆锥状终末端.β-巯基乙醇组、共培养组细胞虽然也有上述类似形态学的改变,但少量细胞存在脱落、死亡现象,且随着培养时间延长呈逐渐增加的趋势.②细胞表型检测:扩增培养4周后,空白对照组以CD45阳性细胞为主;其余3组均以CD29和CD83阳性细胞为主,其中共培养组最多,黄芩苷组次之,β-巯基乙醇组最少,组间两两比较差异有显著性意义(P < 0.01);各组贴壁生长细胞中均未见CD34 阳性细胞.③细胞扩增培养过程中黄芩苷的预诱导效果:扩增培养4周后与黄芩苷组比较,空白对照组、β-巯基乙醇组神经细胞特异性烯醇化酶及神经微管相关蛋白2阳性细胞表达率均显著降低(P < 0.01),共培养组无明显差异 (P > 0.05).各组胶质纤维酸性蛋白阳性细胞表达率均低于1%.结论:100 μmol/L黄芩苷可促进脐血间充质干细胞体外扩增,且随抗氧化作用时间的延长效果显著增强,同时在一定程度上还能够诱导其向神经元样细胞方向分化.     

胶质源性神经营养因子与白细胞介素1β体外诱导中脑神经干细胞的分化

背景:在神经干细胞移植治疗帕金森病中,移植细胞的数量及多巴胺能神经元的分化比率是必须解决的问题,而有效的神经干细胞体外增殖与多巴胺能神经元的大量定向诱导分化是解决问题的关键所在.目的:探讨胶质源性神经营养因子与白细胞介素1β体外诱导中脑神经干细胞向多巴胺能神经元的分化.方法:分离妊娠12d小鼠胚胎腹侧中脑,经胰酶消化和机械吹打制成单细胞悬液,离心过滤后机械方法传代培养5～7d的神经球,分组进行诱导分化10～12d,待80%细胞从神经球迁移出来,分化为单细胞时,进行免疫细胞化学鉴定及流式细胞术检测酪氨酸羟化酶阳性细胞率.结果与结论:神经球细胞表达巢蛋白抗原,能分化为神经元特异性烯醇化酶和胶原纤维酸性蛋白阳性细胞.胶质源性神经营养因子与白细胞介素1β在体外能明显提高中脑神经干细胞分化为酪氨酸羟化酶阳性神经元的比例,胶质源性神经营养因子诱导组、白细胞介素1β诱导组和两者联合应用均较空白对照组比例高,尤其是两者联合应用作用更显著,说明胶质源性神经营养因子、白细胞介素1β可明显促进中脑神经干细胞分化为数量足够、形态及功能成熟的多巴胺能神经元.     

胶质瘤细胞系SHG44中肿瘤干细胞存在的可能性

目的:探讨人类胶质瘤细胞系SHG44中干细胞存在的可能性。方法:应用N2无血清培养基进行培养,碱性成纤维细胞生长因子和表皮生长因子刺激细胞扩增,观察其增殖生长情况;应用免疫组织化学染色对培养的细胞及其分化的细胞进行鉴定。结果:胶质瘤细胞系SHG44在无血清的培养条件下细胞的形态发生改变,部分细胞聚集成类似神经干细胞的神经球,呈悬浮状态生长。免疫组织化学检查,细胞表达巢蛋白、波形蛋白和CD117这三种神经干细胞的标志物;分化后部分细胞表达神经元的标志物βⅢ型管蛋白、NF200、NSE和TrkC;大部分细胞表达星形胶质细胞的标志物胶质纤维酸性蛋白。结论:体外培养条件下,细胞表达神经干细胞的标志物,分化后同时表达神经元和星形胶质细胞表型,具有干细胞的性质。     

星形胶质细胞条件培养液体外诱导胎鼠室管膜前下区神经干细胞向多巴胺能神经元的分化

背景:在神经干细胞移植治疗神经系统退行性变及修复神经系统功能损伤过程中,有效的神经干细胞体外增殖与多巴胺能神经元的定向诱导分化尤为关键.目的:以星形胶质细胞条件培养液为诱导剂,观察胎鼠室管膜前下区神经干细胞体外向多巴胺能神经元的分化.设计、时间及地点:细胞学体外对照观察,于2006-12/2007-08在解放军第三军医大学新桥医院实验中心完成.材料:清洁级新生2d龄KM小鼠15只,孕16d Wistar大鼠40只,均由解放军第三军医大学实验动物中心提供.方法:采用差速黏附法和振荡分离法纯化培养KM小鼠星形胶质细胞,收集传至第3代、培养5d的星形胶质细胞条件培养液,-20℃冻存待用.体外分离Wistar胎鼠室管膜前下区神经干细胞,加入含B27和碱性成纤维细胞生长因子的DMEM/F12无血清培养基进行原代培养,传至第3代后按0.5×108L-1密度接种,设立2组:对照组单纯加入含体积分数0.1为胎生血清的DMEM/F12培养基予以自然分化,实验组加入已制备的星形胶质细胞条件培养液进行诱导分化.主要观察指标:免疫细胞化学染色鉴定胎鼠室管膜前下区神经干细胞,流式细胞仪检测胎鼠室管膜前下区神经干细胞向多巴胺能神经元分化的阳性率.结果:培养的神经球细胞袁达巢蛋白,可分化为神经元特异性烯醇化酶、胶质纤维酸性蛋白阳性细胞.诱导分化7d后,实验组可见酪氨酸羟化酶阳性细胞,胞体呈圆形或椭圆形,酪氨酸羟化酶位于胞质及突起中;对照组酪氨酸羟化酶阳性细胞在数量、细胞成熟形态上均未达到实验组水平.实验组酪氨酸羟化酶阳性细胞分化率明显高于对照组(t=35.296,P<0.01).结论:在体外星形胶质细胞条件培养液可显著促进胎鼠室管膜前下区神经干细胞向多巴胺能神经元分化.     

联合应用碱性成纤维细胞生长因子和脑源性神经营养因子对成年大鼠脑海马神经干细胞分化为神经元的影响

背景:调控神经干细胞分化的微环境因素很多,数种因素可以不同程度地刺激神经干细胞向神经元分化,如何使神经干细胞更有效地分化为神经元尤为关键.目的:观察碱性成纤维细胞生长因子与脑源性神经营养因子联合应用对成年大鼠脑海马神经干细胞分化为神经元的影响.设计、时间及地点;细胞学体外观察,于2008-05在中国医科大学神经解剖研究室完成.材料:清洁级雄性SD大鼠3只,由中国医科大学实验动物部提供.方法:无菌条件下分离大鼠脑海马组织,胰蛋白酶消化后采用无血清培养技术体外培养神经干细胞,传至第4代克隆球直径约为200 pm时,滴加含B27、表皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子的DMEM/F12进行单细胞克隆培养.传代的神经干细胞分成4组:空白对照组加入含体积分数为10%胎生血清的DMEM/F12培养液,碱性成纤维细胞生长因子组、脑源性神经营养因子组、联合组分别在空白对照组培养液的基础上加入10 pg/L碱性成纤维细胞生长因子、200 μg/L脑源性神经营养因子、10 μg/L碱性成纤维细胞生长因子+200 μg/L脑源性神经营养因子,培养1周.主要观察指标:免疫细胞化学染色鉴定神经干细胞,检测神经干细胞分化为神经元的比例.结果:单细胞克隆培养后,克隆球细胞表达巢蛋白,诱导分化后神经元特异性烯醇化酶、胶质纤维酸性蛋白均呈阳性表达.与空白对照组比较.碱性成纤维细胞生长因子组、脑源性神经营养因子组、联合组神经干细胞分化为神经元的比例均明显提高(t=3.409～7.558,P<0.05),且联合组升高幅度尤为显著.结论:适宜浓度的碱性成纤维细胞生长因子和脑源性神经营养因子联合应用,比其单独应用具有更强的促神经干细胞向神经元分化的作用.     

小胶质细胞对体外培养神经干细胞向胆碱能神经元分化的影响

背景:神经干细胞的定向分化与小胶质细胞的浓度有关,浓度倍数过小可能达不到应有效应,太大则会产生细胞毒性.目的:观察不同比例的小胶质细胞对体外培养的神经干细胞向胆碱能神经元方向分化的影响.方法:取新生24,48 h内Wistar大鼠用于神经干细胞与小胶质细胞的原代培养,免疫组化进行鉴定.神经干细胞与小胶质细胞共同接种于6孔板,接种密度分别为10∶1,4∶1,1∶1,1∶4,1∶10,每种密度设6孔,以单纯神经干细胞作为对照,共培养3,7,14 d,观察细胞的生长情况.结果与结论:原代培养的神经干细胞聚集成球状,悬浮生长,Nestin染色阳性,胞核不着色.小胶质细胞贴壁生长,折光性强,大部分细胞有短的突起呈分支状,小胶质细胞特异性标记抗体CD11b/c染色结果显示细胞纯度在80%以上.与单纯神经干细胞对照组相比,神经干细胞与小胶质细胞以10∶1,4∶1,1∶1,1∶4,1∶10接种密度共培养组ChAT阳性细胞数均明显升高.共培养组神经干细胞与小胶质细胞比例为4∶1时升高幅度显著高于其他接种密度 (P < 0.05),且在培养第7天时生长达到高峰.结果提示小胶质细胞可以促进神经干细胞向胆碱能神经元方向分化,神经干细胞与小胶质细胞4∶1比例共培养第7天时效果最佳.