钙离子ATP酶2a基因修饰骨髓间充质干细胞移植改善慢性心力衰竭大鼠的心功能***☆

背景：目前仍缺乏有效手段修复心力衰竭后受损心肌，逆转心肌病理性重塑。作为一种新的治疗策略，用正常肌细胞和治疗性基因干预受损心肌正逐渐显示出其在改善心功能方面的优势。 目的：观察腺病毒转染不同代骨髓间充质干细胞的有效性和稳定性。并以携带肌浆网钙离子ATP酶（sarcoplasmic reticulum Ca(2+) ATPase，SERCA2a) 基因的腺病毒转染骨髓间充质干细胞，治疗心力衰竭大鼠，比较SERCA2a基因治疗，骨髓间充质干细胞移植以及骨髓干细胞基础的SERCA2a基因治疗慢性心力衰竭大鼠的效果。 设计：随机对照实验。 单位：解放军总医院老年心血管病科和北京医科大学生物化学系。 材料：选取购于北京医科大学动物实验中心的4周龄雄性SD大鼠作为骨髓供体。选取体质量200~250 g雌性成年SD大鼠作为细胞移植和基因治疗受体。以雄性大鼠Y染色体sry基因鉴定供体移植细胞是否在雌性大鼠受体心肌内存活。实验所用Ad-SERCa2a，Ad-EGFP的构建由我科鲁小春博士完成；第3和8代骨髓间充质干细胞自行分离培养。 方法：实验于2004-07/2005-12在北京医科大学生物化学系周春燕实验室完成。对30只雌性SD大鼠进行左冠状动脉结扎，制作急性心肌梗死后慢性心力衰竭大鼠模型。将造模成功的29只大鼠随机分为4组：基因治疗组7只，干细胞移植治疗组7只，基因修饰的干细胞移植组8只，腺病毒空载体对照组7只，分别予以单纯SERCA2a基因、MSC移植、SERCA2a基因修饰的骨髓间充质干细胞移植及腺病毒空载体干预。分离培养大鼠骨髓间充质干细胞，用携带SERCA2a及绿色荧光蛋白的腺病毒（Ad-SERCA2a-GFP）转染第3和8代骨髓间充质干细胞。 主要观察指标：采用流式细胞仪检测不同代骨髓间充质干细胞的Ad-SERCA2a-GFP转染率。分别在治疗前及治疗后14，21 d采用超声心动图检测大鼠心功能。采用免疫组化法检测大鼠心脏Ⅷ因子表达；采用RT-PCR 和Western杂交检测SERCA2a的基因和蛋白水平表达，并按照说明书检测宿主SERCA2a功能活性。 结果：①转染率：腺病毒转染不同代骨髓间充质干细胞的转染率超过80%，第3代骨髓间充质干细胞与第8代的转染率比较，差异无显著性意义（P > 0.05）。②大鼠心功能：治疗后14 d，与腺病毒空载体对照组相比，其余3组左室射血分数均明显升高（P < 0.01）。治疗后 21 d，与腺病毒空载体对照组相比，干细胞移植治疗组和基因修饰的干细胞移植组大鼠室壁增厚；干细胞移植治疗组和基因修饰的干细胞移植组左室射血分数和左室短轴缩短率改善率持续升高（P < 0.01），基因治疗组两指标改善率较治疗14 d时下降。与腺病毒空载体对照组相比，基因修饰的干细胞移植组左室前壁和室间隔收缩期纵向峰值速度显著升高（P < 0.01），左室前壁和室间隔舒张期纵向峰值速度亦呈现相同改善(P < 0.01)。③心肌SERCA2a的基因、蛋白水平表达和功能活性，以及Ⅷ因子表达：携带SERCA2a基因的骨髓干细胞在宿主心肌能有效地合成和表达有功能的SERCA2a蛋白。与腺病毒空载体对照组相比，基因修饰的干细胞移植组SERCA2a基因、蛋白表达和酶活性均显著增强。干细胞移植组心力衰竭大鼠心脏瘢痕区可观察到Ⅷ因子表达。 结论：①第3和8代骨髓间充质干细胞均具有高腺病毒转染率，骨髓间充质干细胞是基因治疗的良好细胞载体，其介导的SERCA2a基因治疗对衰竭心肌具有持续稳定的心功能改善作用。②骨髓间充质干细胞移植改善心功能的作用可能与促进血管新生有关。     

转染血管紧张素Ⅰ骨髓间充质干细胞复合胶原构建组织工程皮肤修复烫伤后的创面

背景：组织工程皮肤作为可行的皮肤替代物,近年来已成为研究和开发的热点,为烧伤、皮肤溃疡等病变的创面治疗提供了新的解决途径。 目的：观察转染血管紧张素Ⅰ基因的骨髓间充质干细胞复合胶原构建的组织工程皮肤对烫伤后创面的修复及促血管形成作用。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2008-03/11在中山大学第一附属医院实验动物中心完成。 材料：鼠龄4周的雄性SD大鼠45只,体质量120~150 g,用于制备烫伤模型;牛Ⅰ型胶原为美国Sigma公司产品。 方法：脂质体介导质粒pEGFP-N1-hAng-Ⅰ转染大鼠骨髓间充质干细胞,转染后与牛Ⅰ型胶原复合,体外构建组织工程皮肤,修复大鼠烫伤模型创面。45只SD大鼠按随机抽签法分为3组：血管紧张素Ⅰ/胶原移植组、骨髓间充质干细胞/胶原移植组和空白对照组,每组15只。在烫伤创面分别植入复合骨髓间充质干细胞/转血管紧张素Ⅰ的组织工程皮肤、单纯骨髓间充质干细胞复合的组织工程皮肤。空白对照组不移植任何组织和细胞,其他处理与实验组相同。 主要观察指标：分别在移植后3,7,14,28 d取材,以扫描电镜、组织学、免疫组织化学分析等方法检测构建的组织工程皮肤结构、创面修复及血管再生情况。 结果：pEGFP-N1-hAng-Ⅰ在阳离子脂质体的作用下,成功地进入大鼠骨髓间充质干细胞,转录出相应mRNA。蛋白免疫印迹分析显示转染细胞有与目的基因相对分子质量相符的血管紧张素Ⅰ抗体结合蛋白印迹条带。实验所构建的组织工程皮肤结构完整,细胞状态良好。血管紧张素Ⅰ/胶原移植组、骨髓间充质干细胞/胶原移植组和空白对照组创面的愈合时间分别为(12.6±1.9),(15.4±2.3),(26.4±3.6) d,P < 0.05。组织学检查见转染细胞组毛细血管生长及新形成活跃,移植后7,14,28 d骨髓间充质干细胞/胶原移植组和血管紧张素Ⅰ/胶原移植组微血管密度分别为(22.8±1.4),(34.3±2.6),(57.4±6.1)条/mm2;(38.2±3.4),(53.2±5.8),(74.2±6.9)条/mm2,P < 0.05。 结论：血管紧张素Ⅰ转染细胞组较对照组血供加强,创面修复加速,与细胞因子局部定向释放,加强血管形成有关。     

脂质体介导骨保护素基因转染大鼠骨髓基质干细胞及其表达*

背景：基因修饰骨组织工程种子细胞,可提高对骨缺损的修复能力。 目的：构建含有骨保护素的真核表达载体并检测转染骨髓基质干细胞后的表达。 方法：取4周龄SD大鼠胫骨和股骨行骨髓基质干细胞的分离和培养,分为载体组、空载体组、对照组。空载体组转染plRES2-EGFP载体,载体组转染plRES2-EGFP-OPG。 结果与结论：转染后激光扫描共聚焦显微镜观察可见骨髓基质干细胞内绿色荧光蛋白表达;RT-PCR检测结果可见质粒载体组在1 200 bp有明显条带,空载体组及对照组未见表达;免疫细胞化学检测骨髓基质干细胞内骨保护素蛋白呈阳性;MTT法检测各组细胞增殖活力无明显改变(P > 0.05)。证实应用plRES2-EGFP-骨保护素质粒转染大鼠骨髓基质干细胞,可获得外源性骨保护素的基因及蛋白表达。     

肾上腺髓质素基因转染改善缺氧培养骨髓间充质干细胞的抗凋亡能力*

背景：基因转染可以提高骨髓间充质干细胞在移植区的存活,但目前对肾上腺髓质素基因转染骨髓间充质干细胞在缺氧条件下增殖、凋亡及分泌情况的研究很少。 目的：观察肾上腺髓质素基因转染对骨髓间充质干细胞在缺氧及无血清培养条件下增殖、凋亡、分泌血管内皮生长因子的影响。 方法：贴壁法体外分离、扩增培养大鼠骨髓间充质干细胞。用x-gal染色测含肾上腺髓质素基因的重组腺病毒Ad-ADM对骨髓间充质干细胞的感染率。骨髓间充质干细胞分为未转染组、空载体组、Ad-ADM转染组。在缺氧、无血清条件下进行骨髓间充质干细胞的培养,在缺氧0,3,6,9,12,16,20,24 h CCK-8法检测细胞增殖情况,ELISA法检测检测细胞上清液肾上腺髓质素及血管内皮生长因子表达,TUNEL法检测细胞凋亡情况。 结果与结论：重组腺病毒对骨髓间充质干细胞的转染率与病毒感染复数具有量效关系,病毒感染复数为150时细胞的感染率达95.4%。缺氧、无血清培养条件下,3组骨髓间充质干细胞均出现生长抑制、凋亡增加,但是肾上腺髓质素基因转染组于0,3,6,9,12,16 h细胞凋亡率显著低于其他两组(P﹤0.05)。缺氧 9,12 h,骨髓间充质干细胞分泌肾上腺髓质素及血管内皮生长因子达到高峰,且Ad-ADM转染组显著增高于其他两组(P﹤0.05)。提示在缺氧、无血清培养条件下 (<20 h),肾上腺髓质素基因转染可增强骨髓间充质干细胞抗凋亡能力,这可能与肾上腺髓质素、血管内皮生长因子表达增加有关。     

携带肾上腺髓质素基因腺病毒体外转染骨髓间充质干细胞及其蛋白的表达

背景：肾上腺髓质素具有促进骨髓间充质干细胞增殖、生长及减少凋亡等作用。 目的：观察携带肾上腺髓质素基因的腺病毒体外转染骨髓间充质干细胞及其蛋白的表达。 方法：培养293A细胞,并扩增携带肾上腺髓质素基因的腺病毒(Ad-ADM),实验分为对照组、空载体组和Ad-ADM转染组,3组分别于细胞长满至50%~60%时加入等量的无血清L-DMEM、Ad-lacZ和Ad-ADM,噬斑法检测扩增后腺病毒的滴度;贴壁法体外分离、扩增培养大鼠骨髓间充质干细胞;Ad-GFP体外感染骨髓间充质干细胞后检测转染效率;RT-PCR检测Ad-ADM转染后肾上腺髓质素mRNA的表达。 结果与结论：病毒扩增后噬斑试验测定Ad-ADM的病毒滴度为1.1×109 pfu/mL。Ad-ADM感染骨髓间充质干细胞后,肾上腺髓质素mRNA的表达明显增加,对照组、空载体组未见ADM mRNA表达;量化结果表明其表达量从第1天开始逐渐增加,第7天达高峰,在11 d时仍可检测其表达。提示腺病毒对骨髓间充质干细胞有较高的转染效率。感染Ad-ADM后,骨髓间充质干细胞可有效表达肾上腺髓质素。     

双重荧光标记验证静脉移植碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞在脑缺血模型大鼠脑内的存活及分化

背景：碱性成纤维细胞生长因子可以促进骨髓间充质干细胞的增殖和向神经细胞方向分化，并被认为是胶质细胞的分裂原。 目的：以双重荧光标记验证静脉移植碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞在脑缺血模型大鼠脑内的存活及分化情况，及其向神经元样细胞和神经胶质细胞分化的趋势。 设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005-07/2006-03在中南大学实验动物中心实验室完成。 材料：选用50只SD大鼠，按随机数字表法分为4组：假手术组（n=10），脑缺血/再灌注损伤模型组（n=10），骨髓间充质干细胞治疗组（n=15），碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞治疗组（n=15）。 方法：除假手术组外，其余3组制备局灶性脑缺血再灌注模型。分别将骨髓间充质干细胞或碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞通过静脉移植至实验性脑缺血大鼠体内，脑缺血再灌注损伤组大鼠注入相同体积的DMEM培养基。 主要观察指标：应用5-溴-2-脱氧尿苷-神经元特异核蛋白及5-溴-2-脱氧尿苷-胶质纤维酸性蛋白双重荧光标记法观察移植细胞在脑内的存活和分化情况，比较各组大鼠脑缺血后的神经功能评分及脑梗死体积变化。 结果：移植7 d后，碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞组大鼠脑内5-溴-2-脱氧尿苷阳性细胞数、5-溴-2-脱氧尿苷-神经元特异核蛋白双标阳性细胞数均高于骨髓间充质干细胞治疗组（P < 0.05），两组间5-溴-2-脱氧尿苷-胶质纤维酸性蛋白双标阳性细胞数差异无显著性意义（P > 0.05）。再灌注7 d后，静脉移植骨髓间充质干细胞和碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞均能改善脑缺血后大鼠的神经功能、减少脑梗死体积，碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞的作用明显优于骨髓间充质干细胞。 结论：碱性成纤维细胞生长因子诱导的骨髓间充质干细胞静脉移植后可在脑内缺血区存活，并分化为比例更合适的神经元和神经胶质细胞，发挥神经修复作用。     

骨髓间充质干细胞旁分泌作用与脑缺血后的细胞凋亡*

背景：骨髓间充质干细胞移植治疗脑缺血的机制之一是骨髓间充质干细胞的旁分泌作用,而目前对于这一机制的研究报道较少。 目的：观察骨髓间充质干细胞旁分泌作用对脑缺血后细胞凋亡的抑制作用并探索相关机制。 方法：体外培养大鼠骨髓间充质干细胞,建立大鼠大脑中动脉缺血模型。24只SD大鼠随机数字表法分为4组,每组6只。细胞移植给药组：大鼠纹状体内移植骨髓间充质干细胞后给予ERK1/2抑制剂U0126;非移植给药组：注射等量的PBS后给予U0126;细胞移植对照组：移植骨髓间充质干细胞后给予溶剂对照;非移植对照组：注射等量的PBS后给予溶剂对照。7 d后通过Western blot检测血管内皮细胞生长因子、磷酸化ERK1/2蛋白的表达;TUNEL染色检测梗死区周围及皮质区细胞凋亡情况。 结果与结论：细胞移植组较非移植组大鼠纹状体内血管内皮细胞生长因子蛋白的表达明显增高,磷酸化ERK1/2表达增强,细胞凋亡数明显减少;经U0126处理后,血管内皮细胞生长因子的表达没有变化,而随着磷酸化ERK1/2的表达受到抑制,细胞凋亡数明显增高。提示骨髓间充质干细胞在大脑纹状体内可以旁分泌血管内皮细胞生长因子,并通过激活ERK1/2抑制了脑梗死区细胞的凋亡。     

神经导向因子Slit2修饰骨髓间充质干细胞的表达研究

目的基因修饰骨髓间充质干细胞,使其神经导向因子Slit2蛋白表达稳定增多,从而使骨髓间充质干细胞更好地促进脑缺血后血管生成,显著改善神经功能恢复。方法采用密度梯度离心法分离骨髓间充质干细胞,P3代细胞进行流式细胞仪鉴定,通过激光共聚焦显微镜观察其Slit2蛋白分布情况。利用脂质体转染技术,将p Sec Tag B/h Slit2-C-myc重组质粒转入骨髓间充质干细胞,经过Zeocin稳定筛选后,通过RT-PCR及Western blot检测骨髓间充质干细胞中重组Slit2蛋白的表达情况。结果 (1)成功分离培养大鼠骨髓间充质干细胞并通过流式细胞仪鉴定;(2)通过激光共聚焦显微镜发现Slit2蛋白在骨髓间充质干细胞的细胞膜及细胞质中均有表达;(3)成功将p Sec Tag B/h Slit2-C-myc重组质粒转染骨髓间充质干细胞;(4)RT-PCR及Western blot证实无论在基因水平或者蛋白水平,Slit2在转染后骨髓间充质干细胞中表达均增多。结论成功通过基因转染的方法实现骨髓间充质干细胞中重组Slit2蛋白表达量稳定增加,推动了进一步体内移植探讨其与血管生成机制的研究。     

大鼠自体骨髓间充质干细胞移植诱导缺血肢体血管生成：血浆及缺血组织中单核细胞趋化蛋白1变化的意义

目的：观察大鼠自体骨髓间充质干细胞移植诱导缺血肢体血管生成过程中,缺血组织单核细胞趋化蛋白1的变化。 方法：雄性SD大鼠20只,随机分为模型组、细胞移植组,10只/组。抽取大鼠股骨骨髓,percoll密度梯度法分离培养骨髓间充质干细胞,取传至第3或4代的细胞用于移植。两组大鼠均建立急性双下肢缺血模型,造模后2 h,细胞移植组于双下肢缺血部位缓慢注射1×1011 L-1骨髓间充质干细胞,模型组同法注射等量磷酸盐缓冲液。血管造影和组织学毛细血管密度检查侧支血管形成情况;免疫组化法检查CD68+的巨噬细胞浸润情况;ELISA法检测血浆及缺血组织单核细胞趋化蛋白1蛋白的表达;RT-PCR法检测缺血组织单核细胞趋化蛋白1 mRNA的表达。 结果：移植后28 d,细胞移植组缺血下肢可见明显侧支血管形成,且免疫组化显示CD68+巨噬细胞的浸润少于模型组;与模型组比较,细胞移植组血浆、缺血组织单核细胞趋化蛋白1的蛋白浓度和mRNA表达水平均明显降低(P < 0.05)。 结论：骨髓间充质干细胞移植后,单核细胞趋化蛋白1可能在缺血诱导血管生成的过程中起重要作用,提示其可成为一个调节骨髓间充质干细胞移植炎性血管生成的靶分子。     

Ad-GFP修饰的间充质干细胞在肺气肿大鼠体内向肺部的定向迁移★

背景：近些年来应用相关干细胞及生长因子促进肺再生修复肺气肿病变的研究逐渐成为热点，那么通过干细胞携带相关外源生长因子基因能否更好的修复肺气肿病变值得关注。 目的：观察携带绿色荧光蛋白基因的腺病毒(adenovirus vecto rmediated green fluorescence protein，Ad-GFP)转染骨髓间充质干细胞的效率、对细胞增殖的影响，及携带目的基因的间充质干细胞尾静脉移植在肺气肿大鼠肺部的定居情况。 方法：采用密度梯度离心结合贴壁培养法分离、培养间充质干细胞，流式细胞仪鉴定；在不同感染复数时，激光共聚焦显微镜检测转染效果及转染效率，MTT法检测转染48 h的细胞活性；Wistar大鼠16只，随机分为模型组和对照组，每组8只，采用单纯被动烟熏法制备肺气肿大鼠模型。通过尾静脉移植Ad-GFP修饰的间充质干细胞，于24 h后取大鼠肺组织做快速冰冻切片，在荧光显微镜下观察间充质干细胞在肺部的分布情况。 结果与结论：实验成功获得大鼠间充质干细胞，Ad-GFP成功转染间充质干细胞，且在MOI=200时，转染效率达到88.42%。在不同MOI下，Ad-GFP转染间充质干细胞对细胞增殖无影响(P > 0.05)。移植24 h后，模型组大鼠及对照组大鼠肺部可见到发绿色荧光的间充质干细胞，且模型组荧光强度明显强于对照组(P < 0.05)。提示导入目的基因可能不会影响骨髓间充质干细胞增殖和归巢特性。     

内皮型一氧化氮合酶基因转染对血管损伤后新生内膜增生的影响*

背景：一氧化氮能够抑制血管平滑肌细胞的迁移和增殖,而一氧化氮合酶是其合成的关键酶,有关一氧化氮合酶基因体内转染对平滑肌细胞及动脉粥样硬化血管损伤后内膜增生影响少有报道。 目的：观察内皮型一氧化氮合酶 (endothelial nitric oxide synthase,eNOS)基因体内局部转染对动脉粥样硬化大鼠血管损伤后新生内膜增生的抑制作用。 方法：建立动脉粥样硬化Wistar大鼠颈动脉球囊损伤模型,建模后随机分成空白对照组、AdCMV-lacz对照组和AdCMV-eNOS组,分别将PBS,AdCMV-lacz和AdCMV-eNOS体内转染至以上3组大鼠的损伤血管壁。转染2周后培养并鉴定损伤局部平滑肌细胞,并用RT-PCR法检测各组损伤及转染后血管平滑肌细胞eNOS mRNA的表达,同时观察转染后不同时期新生内膜增生的影响。 结果与结论：AdCMV-eNOS组的颈总动脉血管平滑肌细胞可表达eNOS mRNA。3组大鼠转染后1和3个月,AdCMV-eNOS组内膜/中膜面积比值低于空白对照组和AdCMV-lacz对照组(P < 0.01)。结果显示,eNOS基因体内转染损伤后血管可以抑制血管新生内膜增生,减少再狭窄发生率。     

血管生成素1基因修饰骨髓间质干细胞移植后心肌梗死大鼠的心功能变化

背景：基因修饰的骨髓间质干细胞在表达自身特性的同时,可促进骨髓间质干细胞的分化并提高其存活率。以慢病毒为载体的血管生成素1(angiopoietin 1,Ang1)基因转导的骨髓间充质干细胞移植对大鼠心肌梗死心功能的影响目前尚无报道。 目的：探讨Ang1 基因修饰的大鼠骨髓间质干细胞(rat mesenchymal stem cells,rMSCs)移植对急性心肌梗死后血管再生和心功能的影响。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2007-08/2009-08在福建医科大学附属第一医院中心实验室完成。 材料：清洁级雄性近交系F344大鼠48只,由中科院上海实验动物中心提供。慢病毒载体质粒pNL-IRES2-EGFP、包装质粒pHELPER、包膜质粒pVSVG和293T细胞由美国杜兰大学陈一平教授惠赠;Ang1 基因修饰质粒pNL-Ang1-IRES2-EGFP、rMSCs由福建省神经病学研究所张志坚教授惠赠。 方法：包装、浓缩慢病毒,将携带Ang1 基因慢病毒转导的rMSCs命名为Ang1-rMSCs,将未携带目的基因(空载体)慢病毒转导的rMSCs命名为Mock-rMSCs。48只大鼠结扎冠状动脉左前降支制作心肌梗死模型,2周后随机分为3组,分别于心肌梗死区注入5×1010 L-1的Ang1-rMSCs,Mock-rMSCs,rMSCs。 主要观察指标：RT-PCR检测Ang1 mRNA的表达,取心脏组织切片观察移植细胞的存活情况,通过超声心动图检测心功能,免疫荧光检测新生血管密度。 结果：成功构建Ang1基因修饰的rMSCs,Ang1 mRNA在移植后28 d仍稳定表达。移植后28 d荧光显微镜下Ang1-rMSCs组和Mock-rMSCs组心脏组织冰冻切片均可见大量EGFP阳性细胞,而rMSCs组未见EGFP阳性细胞,即移植的Ang1-rMSCs存活率明显增高。与Mock-rMSCs、rMSCs组比较,移植后7,28 d Ang1-rMSCs组左室射血分数、短轴缩短速率均显著增加(P < 0.05),心功能明显改善;心肌梗死区毛细血管数明显增多(P < 0.05)。 结论：Ang1基因修饰的rMSCs移植治疗大鼠心肌梗死后可促进血管再生,改善心功能。     

Effects of GDNF-Transfected Marrow Stromal Cells on Rats with Intracerebral Hemorrhage

Objective: The present study aimed to investigate the effects of Mesenchymal stem cells/glial cell line derived neurotrophic factor (MSCs/GDNF) transplantation on nerve reconstruction in rats with intracerebral hemorrhage. Methods: GDNF transduction to MSCs was using adenovirus vector pAdEasy-1-pAdTrack-CMV prepared. Intracerebral hemorrhage (ICH) was induced by injection of collagenase and heparin into the caudate putamen. At the third day after a collagenase-induced ICH, adult male SD rats were randomly divided into saline group, MSCs group and MSCs/GDNF group. Immunofluorescence and RT-PCR were performed to detect the differentiation of MSCs or MSCs with an adenovirus vector encoding GDNF gene in vivo and in vitro. Result: After 6 hours of induction, both MSCs and MSCs/GDNF expressed neuro or glial specific markers and synaptic-associated proteins (SYN, GAP-43, PSD-95); additionally, they secreted bioactive compounds (BDNF, NGF-β). MSCs/GDNF transplantation, compared to MSCs and saline solution injection, significantly improved neurological functions after ICH. The grafted MSCs or MSCs/GDNF survived in the striatum after 2 weeks of transplantation and expressed the neural cell-specific biomarkers NSE, MAP2, and GFAP. Conclusion: These findings demonstrate that MSCs/GDNF transplantation contributes to improved neurological function in experimental ICH rats. The mechanisms are possibly due to neuronal replacement and enhanced neurotrophic factor secretion.     

BDNF基因重组慢病毒转染MSCs诱导分化神经样细胞的实验研究

目的 将BNDF基因重组慢病毒转染MSCs,观察其体外诱导及脑内移植后分化神经样细胞的情况。方法 分离培养大鼠MSCs; 将携带有BDNF的慢病毒转染MSCs; 镜下观察诱导后MSCs的形态变化; 制备大鼠脑出血模型,并随机分为PBS组、MSCs组、MSCs-EGFP组、MSCs-EGFP-BDNF组,记录各组细胞移植7、14、21 d神经功能缺损评分、脑组织切片免疫荧光单标检测MSCs的脑内迁移、免疫荧光双标检测MSCs脑内分化神经样细胞的情况。结果 镜下观察经BDNF基因重组慢病毒诱导的MSCs由均匀一致的长梭形逐渐呈现出有单极、双极甚至多极的类神经样细胞,而空病毒组及未转染组MSCs细胞形态无明显变化; 移植入脑出血模型脑内后MSCs组、MSCs-EGFP组及MSCs-EGFP-BDNF组大鼠的神经功能评分与PBS组比较均有不同程度改善,其中MSCs-EGFP-BDNF组改善最为显著(P<0.05); MSCs-EGFP-BDNF组迁移至脑出血灶周围组织的MSCs明显多于MSCs组及MSCs-EGFP组(P<0.05),MSCs组与MSCs-EGFP组除7 d外其余比较无明显差异(P>0.05); MSCs-EGFP-BDNF组胶原纤维酸性蛋白阳性率明显高于MSCs组及MSCs-EGFP组(P<0.01),而MSCs组与MSCs-EGFP组比较无明显差异(P>0.05)。结论 BDNF基因重组慢病毒修饰的MSCs体外可诱导其向神经样细胞分化; 移植后迁移至脑出血灶周围组织的细胞数较其它组明显增多; 可促进脑出血大鼠的神经功能修复并检测到其分化为神经细胞标志物的表达。     

骨髓间充质干细胞自体移植治疗大鼠脑冷冻伤的实验研究

目的探索骨髓间充质干细胞（MSCs）对脑损伤的治疗作用。方法将Wistar大鼠自体骨髓MSCs在体外扩增并经Brdu标记后，通过颈内动脉注射将其植入冷冻伤脑水肿动物体内，从组织化学和神经功能评分两个方面观察骨髓MSCs自体移植的治疗作用。实验动物分为4组；A组给予常规治疗；B组给予干细胞自体移植；C组在进行干细胞自体移植的同时给予神经节苷脂和丹参注射液治疗；D组在干细胞自体移植前给予罂粟碱开放血脑屏障。结果经颈内动脉注射的Brdu标记的大鼠自体骨髓MSCs细胞可向脑损伤区域迁移。B、C、D组Brdu阳性细胞的数量和神经功能恢复的程度均高于A组（P〈0．05）。与B组相比，C组未增加Brdu阳性细胞的数量，但是神经功能恢复的程度明显升高（P〈0．05）。D组Brdu阳性细胞的数量、神经功能恢复的程度均高于B组（P〈0．05），但神经恢复的程度与C组相比无明显差异（P〉0．05）。结论骨髓间充质干细胞可以通过循环系统向脑损伤区迁移而发挥其治疗作用。     

Therapeutic benefit of TH-engineered mesenchymal stem cells for Parkinson's disease

The present study was designed to assess the potential of marrow stromal cells (MSCs) to deliver therapeutic genes to the brain and result in biologically significant functional recovery. The tyrosine hydroxylase (TH) gene was transfected to MSCs with an adeno-associated virus (AAV) vector. MSCs expressing TH gene were transplanted into the striatum of Parkinson's disease (PD) rat. The asymmetric rotation of these models after apomorphine administration was detected every week after transplantation. Six weeks after grafting, animals were sacrificed. Some brains were sectioned to do TH immunohistochemistry. The others were used to detect the dopamine levels by high-performance liquid chromatograph and electrochemical detection (HPLC-ECD). The results showed that MSCs multiply rapidly and formed fibroblast colony-forming units in primary culture. The gene expression efficiency was about 75%. The rounds of asymmetric rotation after apomorphine administration decreased after TH-engineered MSCs were grafted. Histological examination showed that TH gene was expressed around the transplantation points. The dopamine level in the lesioned striatum of rats injected with TH-MSCs was significantly greater than that in rats treated with LacZ-MSCs (P < 0.05). All the data demonstrated that MSCs could readily be genetically engineered. Therefore, MSCs could be useful gene delivery vehicles of gene therapy for Parkinson's disease.     

pcDNA3-hBMP2转染兔骨髓基质细胞的体外表达及体内成骨能力

背景：能否通过病毒或者非病毒载体将骨形态发生蛋白2转导到骨髓基质细胞发挥成骨作用？ 目的：观察真核表达载体pcDNA3-hBMP2转染兔骨髓基质细胞后体外表达，同时将MSC转染后但未筛选兔骨髓基质细胞自体回植入肌组织，利用X线观察其成骨情况。 设计、时间及地点：观察对比实验。实验于2004-11/2005-04在辽宁医学院骨科研究室完成。 材料：6只成年新西兰大白兔，雌雄不拘，体质量2.0~3.0 kg。BMP2抗体为美国Sanaka公司产品，pcDNA3-hBMP2由解放军第四军医大学生化教研室蒲勤教授提供，限制性内切酶购于大连宝生物工程有限公司。 方法：从大肠杆菌提取超纯质粒pcDNA3-hBMP2，从成年兔股骨抽取骨髓，密度梯度分离法分离培养骨髓基质干细胞，将细胞分成4组：A组：pcDNA3-hBMP2转染进行G418筛选；B组：pcDNA3-hBMP2转染未用G418筛选；C组：给予pcDNA3空载体转染；D组：仅加入脂质体转染试剂Fugene 6。 主要观察指标：①应用免疫组织化学法检测转染后瞬时表达。②应用免疫组织化学法检测细胞骨钙素表达，分别应用原位杂交法检测细胞Ⅰ型胶原表达。③转染2周后将B组细胞自体回植入兔后腿肌组织中，移植4周后应用X射线观察成骨情况。 结果：①pcDNA3-hBMP2成功转染入骨髓基质干细胞内并100%瞬间表达BMP2。②基因转染4周后，A组细胞骨钙素及Ⅰ型胶原表达高于C组及D组。③B组细胞回植肌组织4周后，X射线可显示新骨形成。 结论：pcDNA3-hBMP2能安全有效转染兔骨髓基质干细胞，通过其分泌物BMP2来作用诱导细胞加速分化为成骨细胞。     

血管内皮生长因子基因修饰诱导多能干细胞的生物学特性的研究

目的 探讨血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)基因修饰诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)的生物学特性。方法 将培养好的iPS细胞分为3组,即N0(纯iPS培养)组、N1(空腺病毒载体转染iPS)组、N2(转染VEGF基因的iPS)组; 3组细胞分别进行传代培养,并采用MTT方法检测转染VEGF基因对细胞增殖的影响; 采用酶联免疫(ELISA)方法检测细胞培养上清液中VEGF的表达水平。结果 转染VEGF基因对iPS细胞增殖没有明显影响; N2组iPS细胞分泌的VEGF蛋白表达水平较N1组显著增加(P<0.05)。结论 经VEGF基因转染的iPS可正常存活生长,并可稳定表达该基因。     

转染组织纤溶酶原激活物及内皮型一氧化氮合酶基因的内皮细胞和平滑肌细胞共同种植于人工血管对内膜增生的影响

背景：前期研究表明，双层细胞种植能有效提高内皮细胞保留率，将组织纤溶酶原激活物基因转染到内皮细胞中能提高其细胞溶解纤维蛋白的能力。 目的：采用双细胞种植及修饰内皮的组织纤溶酶原激活物基因提高内皮细胞保留率和抗栓能力，通过内皮型一氧化氮合酶基因调控平滑肌细胞的增殖，观察对小口径人工血管通畅率的影响。 方法：以4种不同组合细胞(内皮细胞+平滑肌细胞SMC，内皮细胞/组织纤溶酶原激活物+平滑肌细胞，内皮细胞+平滑肌细胞/内皮型一氧化氮合酶，内皮细胞/组织纤溶酶原激活物+平滑肌细胞/内皮型一氧化氮合酶)种植在PTFE管腔面。将新西兰大白兔随机分成4组，4种人工血管经旁路分别移植在4组兔的腹主动脉上。 结果与结论：移植后60 d，种植内皮细胞+平滑肌细胞组和内皮细胞+平滑肌细胞/内皮型一氧化氮合酶组内膜厚度无明显差异(P > 0.05)。与内皮细胞/组织纤溶酶原激活物+平滑肌细胞/内皮型一氧化氮合酶组相比，未转染内皮型一氧化氮合酶组(内皮细胞/组织纤溶酶原激活物+平滑肌细胞）内膜明显增厚(P < 0.05)；未转染组织纤溶酶原激活物组(内皮细胞+平滑肌细胞/内皮型一氧化氮合酶)内膜较薄(P < 0.05)。提示组织纤溶酶原激活物基因转染可以促进血管内膜增生导致血管狭窄，但同时转入内皮型一氧化氮合酶基因可以抑制组织纤溶酶原激活物的促进平滑肌细胞增殖及内膜增生的作用。