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小胶质细胞活化刺激骨髓间充质干细胞释放胶质细胞源性

录入:linle    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2011-8-31

  帕金森病的主要病理表现为黑质纹状体系统多巴胺能神经元的变性。大量研究显示炎症反应在神经变性疾病中发挥重要作用。

  炎症反应是机体抵御损伤和感染的第一道防线。脑内炎症的主要特征是胶质细胞的激活,尤其是小胶质细胞(microglia,MG)的激活。MG 是脑内的巨噬细胞,它在神经元的生存和整个生命活动中起着支持、营养、保护和修复等重要作用,是神经组织中不可缺少的成分。有研究显示,MG的激活参与了多巴胺能神经元变性的过程 。活化后的MG在中枢神经系统病变中发挥损伤和促修复的双重作用 。因此如何能在特定的微环境下控制炎症,延缓多巴胺能神经元退行性病变是帕金森病治疗中亟待解决的问题。

  骨髓间充质干细胞 (bone marrow mesenchymal stem cell,BMSCs)具有多向分化潜能,在特定的环境下可以分化成为包括多巴胺能神经元在内的多种成体组织细胞。有研究提示BMSCs具有控制炎症和抑制免疫反应的作用 。大量研究显示BMSCs能够向特异性神经元分化,替代损伤或死亡的神经细胞,并且在微环境诱导下分泌各种神经营养因子使受损的神经细胞恢复。有研究证明,移植入动物脑内的干细胞能够表达对多巴胺神经元具有保护作用的营养因子——胶质细胞源性神经营养因子(glialcell-line derived neurotrophic factor, GDNF) ,但其机制尚不明确。由于GDNF对中脑多巴胺能神经元有特异性营养的功能且对于损伤后的多巴胺能神经元有挽救、促存活作用,并能有效预防及延缓体内多巴胺能神经元的退行性病变 。因此探讨以MG为代表的微环境下, BMSCs能否通过释放GDNF保护多巴胺能神经元的问题尚无明确答案。

  为进一步分析特定微环境下BMSCs如何发挥保护多巴胺能神经元作用,本实验以MG为切入点,以经典的MG激活剂脂多糖激活MG ,分析BMSCs在不同微环境条件下GDNF的分泌量,证实炎症反应存在的情况下GDNF释放量上调,并在此基础上证实由于GDNF的表达上调,多巴胺能神经元特异性细胞标志蛋白——酪氨酸羟化酶表达增强。从体外实验揭示BMSCs特定的微环境下可通过上调GDNF释放量保护多巴胺能神经元,为进一步研究BMSCs单独或联合移植治疗帕金森病提供依据。

  实验中单纯使用DNEM/F12培养多巴胺能神经元,分别于培养不同时间检测酪氨酸羟化酶阳性细胞率,发现在培养的第6天有39%的多巴胺能神经元存活,8 d后随培养进间的延长多巴胺能神经元的存活率明显减少,这与文献报道一致 。BMSCs与中脑细胞共培养10 d 后,通过酪氨酸羟化酶免疫荧光染色确定多巴胺能神经元的存活率,发现BMSCs组多巴胺能神经元的存活率明显高于单纯多巴胺能神经元组,尤其是BMSCs+脂多糖+MG组的多巴胺能神经元存活率达到了28%, 高于除 BMSCs组外的其他各组(P < 0.05)。说明BMSCs可能分泌某些神经营养因子,抑制了多巴胺能神经元的延迟性死亡,并挽救一些多巴胺能神经元从而提高了存活率。进一步实验证实,添加BMSCs的实验组均有GDNF表达,其表达量均较未添加BMSCs的实验组高,单纯多巴胺能神经元组仅见极少量GDNF表达。从理论上讲 BMSCs+LPS+MG组多巴胺能神经元的存活率应高于 BMSCs组,但是实际情况与预期相左,这可能是由于脂多糖刺激MG活化后使培养上清中存在一些自由基和炎性因子,虽然加入BMSCs可能对这些物质有一定的抑制作用,但也不一定能够完全抵消其对多巴胺能神经元的损伤作用,也可能是存在一些未知的干扰因素,导致该结果的出现,这有待于进一步的研究。

  有研究发现BMSCs本身能够释放一定量的 GDNF ,本实验利用BMSCs培养上清液对多巴胺能神经元培养后,多巴胺能神经元存活率较其他组高的原因可能就是由于BMSCs释放了一定量GDNF起到了对神经元的保护作用。实验中还观察到由于环境因素的不同, BMSCs释放GDNF量不同,这可能是由于在特定的微环境下开启了BMSCs的某些特定内部传导通路从而达到保护相应组织器官的目的,这一结果验证了BMSCs能够根据环境因子的不同而调节其相应的蛋白表达。

  实验中采用ELISA法对各个实验组培养上清中的 GDNF水平进行分析,证实含有BMSCs实验组GDNF水平均较未含有BMSCs组高。尤其是BMSCs+脂多糖+ MG组GDNF的表达为最高,证实BMSCs对处于活化状态的MG反应出在生物学行为上的特异性。

  本实验表明, BMSCs可以通过上调GDNF的表达保护多巴胺能神经元,从而使其免受毒素的损害,证明 BMSCs可通过释放营养因子达到保护神经细胞的目的,为BMSCs的移植治疗提供理论依据。





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