干细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

1 引言干细胞是具有多向分化潜能的细胞,是一类具有无限或较长期的自我更新能力,并能产生至少一种高度分化子代细胞的细胞。在胚胎与成体组织中均存在着干细胞。这类细胞在细胞周期中周而复始地运行,不断进行分裂以维持自己的数目,同时在一定的条件下它们能退出细胞周期,进行终末分化。它可在适当条件下诱导为神经干细胞,后者可增殖分化为神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞。脊髓损伤后因神经细胞变性坏死, 不能再生,轴突脱髓鞘,胶质疤痕的形成,局部的微环境发生改变等。目前干细胞移植治疗脊髓损伤中主要有以下几种细胞。     

新生大鼠大脑皮质O-2A祖细胞的体外诱导分化

目的　在获取高纯度O 2A祖细胞的基础上 ,探讨O 2A祖细胞在体外分化的形态学特点。方法　采用“两次恒温摇床振荡法”和差速贴壁法 ,结合使用神经营养因子 (bFGF、PDGF AA) ,进行O 2A祖细胞体外纯化和扩增培养 ,并观察O 2A祖细胞在有血清和无血清培养条件下的分化情况 ,用免疫细胞化学鉴定分化成熟的 2型星型胶质细胞和少突胶质细胞。结果　培养的O 2A祖细胞能形成克隆球 ,具有增殖能力 ,经免疫细胞化学鉴定细胞纯度达 90 %以上。在含血清的培养基中能定向分化为 2型星形胶质细胞 ,其胞体较大 ,从胞体上伸出细长突起 ,由突起上再发出更为细小的分支 ,GFAP和A2B5抗体标记均为阳性 ;在无血清的化学条件培养基中能定向分化为少突胶质细胞 ,其胞体较小 ,突起短而细 ,相互交织呈“蜘蛛网”样 ,CNPase抗体标记阳性。结论　 (1)培养的O 2A祖细胞保持定向干细胞的特性 ,具有增殖和双向分化的潜能 ;(2 )O 2A祖细胞定向分化为 2型星形胶质细胞过程中经历较长的增殖期 ,而分化为少突胶质细胞过程中则增殖期较短 ;(3)分化的 2型星形胶质细胞和少突胶质细胞在形态学和抗原表达上存在差异。     

成年大鼠去皮层血管引起前脑室下区祖细胞增殖迁移并形成迁移路至损伤部位(二)来自背外侧脑室下区的祖细胞形成迁移路经胼胝体至损伤部位

近年来很多实验证明各种脑损伤和中枢神经疾病都能促进神经干细胞或祖细胞向非嗅球区域迁移,本研究将成年大鼠一侧大脑皮层血管去除,用免疫组化方法标记前脑室下区正在分裂的细胞、神经元祖细胞和胶质细胞祖细胞。结果证明:损伤侧及对侧的背外侧脑室下区各类祖细胞明显增多并向胼胝体迁移,在胼胝体内它们分别形成迁移路至损伤部位;迁移路内的各种祖细胞具有典型的不成熟的迁移细胞特点,胞体细长,一般首尾各有一突起,其引导突皆朝向损伤区。本研究结果提示去皮层血管增殖的前脑室下区神经元祖细胞和胶质细胞祖细胞通过放射状迁移路至损伤部位可能参与修复机制。     

巢蛋白和阶段特异性胚胎抗原-1在大鼠2型星形胶质细胞中的表达

目的 观察1型和2型星形胶质细胞(T1A、T2A)是否表达神经干细胞的标志物、是否具有神经干细胞的特性.方法 取新生大鼠脑皮质,体外培养纯化的O-2A祖细胞、T1A和T2A,应用激光共焦双重免疫荧光标记技术检测巢蛋白和阶段特异性胚胎抗原-1(SSEA-1)的表达;观察O-2A祖细胞、 T1A和T2A在碱性成纤维生长因子(bFGF)和表皮生长因子(EGF)的培养液中生长方式的改变.结果 巢蛋白在O-2A祖细胞和T2A中表达,T1A不表达;SSEA-1仅在T2A中表达.在干细胞培养基中培养10d,T2A形成能增殖和连续传代的细胞球,细胞球巢蛋白标记阳性,贴壁后分化细胞具有神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞样形态;但相同培养条件下的O-2A祖细胞和T1A生长方式无改变.结论 巢蛋白和SSEA-1在两型星形胶质细胞中的表达存在差异,T2A具有神经干细胞的某些生物学特性.     

少突胶质谱系细胞的生物学特性

目的研究少突胶质谱系细胞定向分化过程中的增殖及形态学的变化,为进一步研究脑室周围白质软化的临床治疗奠定基础。方法依据各种胶质细胞黏附性及生长时间的差异,通过机械振荡法和差速贴壁法从原代培养中获得纯化的O-2A祖细胞,接种于含有血小板源性生长因子和碱性成纤维细胞生长因子的培养液观察其增殖情况,再以三碘甲状腺原氨酸和睫状神经营养因子定向诱导分化,并观察分化过程中细胞的形态学变化,免疫细胞化学鉴定。结果纯化的O-2A祖细胞接种后指数式增殖呈团,细胞界限不清,表达NG2,至第4天细胞不再增多进入分裂终期;进入分化过程的少突胶质谱系细胞突起逐渐分级、交互,免疫化学鉴定依次表达O4、Gal C及MBP。结论 O-2A祖细胞具有良好的增殖能力,沿着少突胶质谱系细胞定向分化伴随形态学及表面表达抗原的变化。     

成年大鼠去皮层血管引起前脑室下区祖细胞增殖迁移并形成迁移路至损伤部位(一)祖细胞增殖迁移的部位在背外侧脑室下区

成年哺乳动物脑室下区(SVZ)富有神经干细胞、神经细胞祖细胞和胶质细胞祖细胞,它们能生成新的神经细胞、星状胶质细胞和少突胶质细胞。SVZ中的神经细胞祖细胞能形成切线形式的嘴侧迁移流(RMS)到嗅球,在嗅球分化成成熟的中间神经元。近年来证明成年动物实验性脑损伤和变性疾病都能引起SVZ细胞增生并能向非嗅球区迁移。本研究将成年大鼠一侧大脑皮层血管去除,15d和30d后取前脑作冠状及矢状连续切片,用BrdU和PCNA抗体显示前脑室下区正在分裂的细胞;用Tuj1抗体显示神经元祖细胞;用GFAP和vimentin抗体显示胶质细胞祖细胞。结果证明去除一侧皮层血管引起术侧及其对侧的背外侧脑室下区(dl-SVZ)的上述免疫反应阳性细胞明显增多,并向胼胝体迁移,在胼胝体内形成放射形式迁移路至损伤部位。本研究表明背外侧脑室下区的范围应包括背外侧角、外侧伸展和侧脑室上壁的SVZ,它们是切线形式和放射形式两种不同方向的迁移路祖细胞的共同源地。     

鉴定干细胞及描述已分化细胞类型特征时的常用标志(二)

神经系统CD1 33神经干细胞、HSC 识别神经干细胞的一种细胞表面蛋白 ,神经干细胞可形成神经元和神经胶质细胞。胶质纤维酸性蛋白 (glialfibrillaryacidicprotein ,GFAP) 星形胶质细胞星形胶质细胞特异性产生的一种蛋白。微管相关蛋白 2 (microtubule associatedprotein 2 ,MAP 2 ) 神经元 树突特异性的MAP ,是神经元树突上发现的一种特异性蛋白。髓鞘碱性蛋白 (myelinbasicprotein ,MPB) 少突胶质细胞 由成熟少突胶质细胞产生的一种蛋白 ,位于包绕神经元结构的髓鞘中。巢蛋白 (nestin)神经祖细胞原始神经组织表达的一种中间丝结构…     

体外培养获取高纯度O-2A祖细胞

目的获取较高纯度的O-2A祖细胞,并观察在不同的实验条件下O-2A祖细胞的分化作用。方法 根据星形胶质细胞、O-2A祖细胞的生长时间差异,细胞的粘附特性不同,采用振荡和差速贴壁法结合Ⅰ型星形胶质细胞条件培养液,培养、分离纯化O-2A祖细胞。结果培养的o-2A祖细胞胞体呈椭圆形,有典型的双极突起,少数呈三极突起;经免疫组织化学染色鉴定细胞的纯度达90％。在有血清的情况下,O-2A祖细胞定向分化为Ⅱ型星形胶质细胞;在无血清的情况下,其定向分化为少突胶质细胞。结论通过振荡法和Ⅰ型星形胶质细胞条件培养液结合差速贴壁法分离纯化培养O-2A祖细胞是一种可行的培养方法。     

神经干细胞体外培养鉴定及诱导分化的表型特征

背景：神经干细胞促进受损中枢神经系统结构和功能再修复具有广阔的应用前景,而进行神经干细胞体外培养鉴定及诱导分化表型的研究是实现这一应用的基础。 目的：观察神经干细胞在体外培养条件下的生物学特性和分化表型特点。 方法：从新生小鼠海马、嗅球提取神经干细胞。选取3代后稳定的神经干细胞采用BrdU进行标记,并进行BrdU+巢蛋白+Hochest33258免疫荧光复合染色对神经干细胞进行鉴定。体外诱导促使神经干细胞贴壁分化,对分化产生的子代细胞进行BrdU、β-微管蛋白Ⅲ、胶质纤维酸性蛋白、Hochest33258复合免疫荧光染色确定分化表型。 结果与结论：来源于新生鼠海马及嗅球的细胞连续传代培养后可形成稳定悬浮的类球状细胞团,且BrdU+巢蛋白免疫荧光双染阳性。神经干细胞体外诱导贴壁分化后可产生β-微管蛋白Ⅲ、胶质纤维酸性蛋白阳性的子代细胞。以上结果表明体外培养的神经干细胞具有很强的自我增殖更新的能力,在培养过程中趋向于形成稳定的神经球,经体外诱导通过不对称细胞增殖、分化产生神经元和星形胶质细胞等细胞表型。     

放射状胶质细胞的研究进展

脊椎动物中枢神经系统(central neural system,CNS)发育过程中,有一类细胞与CNS的发育密切相关一神经干细胞(neural stem cells,NSCs),目前已知的NSCs主要有3种:神经上皮细胞、放射状胶质细胞(radial glial cells,RGCs)、基祖细胞.     

神经元来源细胞外囊泡促进神经干细胞的神经生成

背景：已有研究表明，神经干细胞能够分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞等。间充质干细胞来源细胞外囊泡被证实能够透过血脑屏障到达中枢神经损伤部位，促进神经修复。然而，神经元来源细胞外囊泡是否促进神经干细胞向有益于神经生成的方向分化，帮助神经修复，还不是很明确。目的：探究神经元来源细胞外囊泡是否有利于神经干细胞向神经生成的方向分化。方法：用胰酶消化法从新生SD大鼠大脑皮质中提取神经元和神经干细胞。收集培养神经元的细胞上清，提取神经元来源细胞外囊泡。将培养10 d的神经干细胞与神经元来源细胞外囊泡或PBS共培养7 d，采用免疫印迹、免疫荧光和RT-qPCR技术分别检测神经元、神经干细胞、少突胶质细胞和星形胶质细胞特异性标志蛋白的表达。结果与结论：神经干细胞与神经元来源细胞外囊泡共培养后，高表达神经元特异性蛋白β3微管蛋白、神经丝蛋白200和少突胶质细胞特异性蛋白髓鞘碱性蛋白，低表达星形胶质细胞特异性标志蛋白胶质纤维酸性蛋白。这些结果说明，神经元来源细胞外囊泡能够促进神经干细胞向神经元和少突胶质细胞分化，抑制其向星形胶质细胞分化。     

人神经胶质祖细胞移植于小鼠脑内两侧侧脑室周区后发育成人星形胶质细胞

目的观察人神经胶质祖细胞移植于小鼠脑内两侧侧脑室周区后的形态结构发育变化。方法将人神经胶质祖细胞移植入出生1天的小鼠脑内两侧侧脑室周区,用免疫荧光组化技术和共聚焦显微镜观察移植6个月后,小鼠脑内人神经胶质祖细胞的分布、分化和形态结构的特点。结果人神经胶质祖细胞移植6个月后成功地在小鼠脑内存活并广泛分布,主要发育成人神经胶质酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein GFAP)阳性的星形胶质细胞,表现人星形胶质细胞的形态结构特点,部分神经胶质祖细胞分化成硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulphate proteoglycan,NG2)阳性的细胞。结论人神经胶质祖细胞移植小鼠脑内环境中主要分化为GFAP阳性的星形胶质细胞和部分NG2阳性细胞。     

少突胶质细胞发生过程中S-100β表达的变化

目的:探讨少突胶质细胞发生过程中3个主要不同阶段S-100β的表达.方法:采用振荡法和差速贴壁法,获得纯化的O-2A祖细胞;双重免疫荧光细胞化学显色法观察S-100β在少突胶质细胞发生过程中的表达情况.结果:O-2A祖细胞在含有碱性成纤维细胞因子(10 ng/ml)和血小板源性生长因子(10 ng/ml)培养液中培养48 h,不表达S-100β;换成含有3'碘甲状腺原氨酸(30 ng/ml)培养液继续培养24 h,S-100β免疫反应呈现阳性.前少突胶质细胞、少突胶质细胞中表达S-100β.结论:少突胶质细胞发生过程中S-100β的表达始于O-2A祖细胞过渡到前少突胶质细胞之间,可能与其从多潜能分化阶段过渡到形态学上的分化阶段有关.     

胶质细胞移植治疗脊髓损伤的研究进展

脊髓损伤具有高发生率、高致残率、高生存率、高消耗、青壮年多发等特点。其相关治疗的研究主要是从挽救神经元的迟发型损害和死亡，促进神经元的再生和组织移植替代等方面进行。由于哺乳动物中枢神经系统损伤后期内源性修复能力有限，所以细胞移植可能是更为可行的修复途径。目前细胞移植分为神经干细胞移植、胶质细胞移植、基因修饰的细胞移植等。胶质细胞通过广泛分布的凸起构成神经组织的支架，对神经元胞体和突起有支持作用。出生后保持一定的分裂能力．受到创伤刺激时进行分裂增殖，形成胶质瘢痕。星形胶质细胞一方面位于神经细胞的附近．另一方面附着于毛细血管的终足。参与物质运输和血脑屏障的形成。此外，星形胶质细胞可能在神经元生成、突触网络形成、神经元电活动以及特异性神经系统疾病等过程中发挥着调控作用。基于上述理论．国内外进行了一系列胶质细胞移植修复脊髓损伤的实验研究．现就相关研究进展综述如下。     

星形胶质细胞来源细胞外囊泡促进大鼠神经干细胞向神经元的分化

背景：神经干细胞具有向神经元分化的潜能,已有报道表示星形胶质细胞与神经元存在密切联系,而有关星形胶质细胞来源细胞外囊泡是否具有促进神经干细胞向神经元高效分化的作用,仍未见相关报道。目的：探索星形胶质细胞来源细胞外囊泡诱导促进神经干细胞向神经元分化的可能性。方法：(1)体外培养大鼠神经干细胞及星形胶质细胞,行细胞形态及免疫荧光鉴定,进一步提取星形胶质细胞来源细胞外囊泡,并通过透射电镜、粒径分析、Western blot等方法进行鉴定;(2)将第3代神经干细胞分2组,分别加入同体积的PBS、星形胶质细胞来源细胞外囊泡(质量浓度为1 mg/mL)干预6 d;(3)通过免疫荧光、qRT-PCR和Western blot检测星形胶质细胞来源细胞外囊泡干预后神经元标志物的表达水平。结果与结论：(1)显微镜下神经干细胞形态为球形,以细胞团状分布,免疫荧光示特征性标志物CD133、Nestin呈高表达水平;(2)显微镜下星形胶质细胞形态为不规则星状,且免疫荧光示特征性标志物胶质纤维酸性蛋白呈高表达水平;(3)星形胶质细胞来源细胞外囊泡形态近似圆形或椭圆形杯状,动态光粒子散射仪显示直径在10-200 n...     

人脐血干细胞定向分化为多巴胺能神经元的实验研究

目的 探讨人脐血干细胞定向分化为多巴胺(DA)能神经元的最佳诱导条件.方法 体外分离、原代培养人脐血干细胞,流式细胞仪检测其表面标志,分别以EGF bFGF、ATRA、ATRA EGF bFGF、纹状体条件培养液、纹状体星形胶质细胞条件培养液对其进行诱导,倒置相差显微镜观察细胞形态的变化.应用免疫荧光染色技术检测DA能神经元标志物酪氨酸羟化酶(TH)的表达.结果 比较各组对人脐血干细胞定向分化为DA能神经元的诱导作用,纹状体星形胶质细胞条件培养液＞纹状体条件培养液＞ATRA EGF bFGF组＞ATRA组＞EGF bFGF组＞对照组.结论 纹状体组织对人脐血干细胞定向分化为DA能神经元的诱导作用优于其他各组,并且此作用可能主要源于纹状体的星形胶质细胞.     

星形胶质细胞的神经干细胞特性

胶质细胞是脑内数量最多的细胞，它与神经元之间的相互联系是在发育期就精确建立的。不同神经元的功能已有较深入的研究，与之相比，胶质细胞仍是非常神秘的细胞，特别是星形胶质细胞，除了对神经元提供重要的结构、代谢、营养支持外，它与神经元之间复杂的相互联系仍不清楚。本文将对星形胶质细胞作为神经干细胞／祖细胞这一最新发现作一综述。     

少突胶质前体细胞分离纯化方法的比较

目的 对少突胶质前体细胞(OPCs)的分离、培养及传代方法进行改良,并建立少突胶质细胞谱系的体外分化模型,以模拟体内OPCs的生长和发育过程.方法 将12只雄性balb/c乳鼠随机分成2组,每组各6只,分别用于神经干细胞诱导分化法和传统的混合胶质细胞分离法,前者将海马及皮层中的神经干细胞分离并在条件性分化培养基中定向培养,通过差速消化法和差速贴壁法结合纯化OPCs;后者是将全脑的胶质细胞共同培养,细胞生长出现明显分层后通过差速离心法分离中间层的OPCs.不同分化阶段免疫标记物(O2、CC1和MBP)荧光染色鉴定以确定细胞分化情况,Ki-67染色用以以判断OPCs的增殖能力.结果 两种方法均可培养出具有分化能力的OPCs,但经神经干细胞诱导方法获得的OPCs具有更好的增殖能力(P<0.05),经过成熟分化培养后获得的成熟的少突胶质细胞数量也多于传统的混合胶质细胞分离法(P<0.05).该方法的整个培养周期短,获得的细胞数量多,细胞纯度高.结论 神经干细胞诱导法获得的OPCs具有更好的增殖和分化能力,可为少突胶质前体细胞研究提供稳定的细胞来源.     

转染胶质细胞源性神经营养因子诱导神经干细胞分化

背景：神经干细胞为神经系统功能重建和神经再生提供了一条新的途径,解决其定向诱导分化问题仍是目前的研究热点。 目的：探讨转染胶质细胞源性神经营养因子基因诱导大鼠胚胎神经干细胞向神经元和多巴胺能神经元分化的作用。 方法：构建PcDNA3-GDNF-GFP表达质粒,用脂质体介导该质粒转染大鼠胚胎神经干细胞并进行诱导分化,荧光显微镜观察转染情况,免疫荧光染色检测β微管蛋白Ⅲ和酪氨酸羟化酶表达。 结果与结论：胶质细胞源性神经营养因子基因转染后3 d,可观察到细胞呈绿色荧光细胞球状。诱导分化7 d,神经干细胞分化为神经元以及多巴胺神经元的比例明显增高。结果表明胶质细胞源性神经营养因子基因可以促进神经干细胞向神经元以及多巴胺能神经元分化。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

周围神经种子细胞的研究进展

周围神经种子细胞在周围神经损伤后修复过程中起到了重要的作用。常见的种子细胞有雪旺细胞、骨髓间充质干细胞和神经干细胞等。雪旺细胞是周围神经系统特有的胶质细胞,其出现在周围神经系统,形成髓鞘以将周围神经系统的神经元所伸出的轴突进行绝缘包裹,使得神经讯号的传导速度得以加速,其在维持周围神经功能及周围神经损伤后再生的过程中发挥重要的作用;骨髓间充质干细胞是一类主要存在于全身结缔组织和器官间质中的干细胞,具有旺盛的增殖和多向分化的潜能,是目前研究比较多的功能干细胞;神经干细胞是一种具有多向分化潜能的细胞,能自我更新,并通过不对称分裂产生和分化神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞。本文就此三类细胞的相关研究进行探讨。