立体定向脑内移植神经干细胞治疗缺血性脑卒中减轻炎症反应并促进神经发生:一项猴实验研究

Stereotactically intracerebral transplantation of neural stem cells for ischemic stroke attenuated inflammatory responses and promoted neurogenesis: an experimental study with monkeys

作者信息Yi-Fan Liu, Hao-Tian Liu, Chuheng Chang, Cheng-Xian Yang, Xin-Nan Liu, Xia Wang, Wei Ge, Ren-Zhi Wang, Xin-Jie Bao
PMID38874473
发布时间2024-09-01
DOI10.1097/JS9.0000000000001791

实验完整度

包括体内动物模型、蛋白质组学、免疫组化、免疫荧光、qRT-PCR及EV miRNA测序等多个独立证据层级,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

食蟹猴缺血性脑卒中模型(玫瑰红光血栓法) 人类神经干细胞(hNSCs)

重点核对

模型建立方法:玫瑰红光血栓法诱导左侧中央前回梗死 移植细胞类型和剂量:hNSCs,约2×10^6个细胞溶于100 μl生理盐水 移植时间:卒中诱导后第4天 移植靶点:左侧壳核(立体定位坐标) 实验分组:卒中组(n=3),hNSC组(n=4) 终点指标:移植后84天剩余梗死体积、神经行为学评分、血液学指标、炎症因子、神经发生标志物 关键检测方法:MRI、IHC、IF、qRT-PCR、蛋白质组学、EV miRNA测序

摘要

背景:缺血性脑卒中是一种常见的神经血管疾病,发病率和死亡率高。然而,立体定向脑内移植人神经干细胞(hNSCs)的潜在机制尚未得到充分阐明。材料与方法:在玫瑰红光血栓诱导缺血性脑卒中后4天,将7只食蟹猴立体定向移植hNSCs或载体,并随访84天。在治疗前后进行了行为学评估、磁共振成像、血液检查和病理分析。评估了左、右中央前回和海马的蛋白质组谱。提取并分析了外周血中的细胞外囊泡微小RNA(miRNA)。结果:hNSC移植减少了缺血性脑卒中食蟹猴的剩余梗死病灶体积,且无明显副作用。蛋白质组学分析表明,hNSC移植促进了GABA能和谷氨酸能神经发生,并恢复了缺血梗死左中央前回或海马的线粒体电子传递链功能。免疫组织化学染色和定量实时反转录PCR证实了其对神经发生的促进作用,并揭示hNSCs通过抑制常驻胶质细胞活化和介导外周免疫细胞浸润来减轻梗死后炎症反应。一致地,miRNA测序揭示了与这些通路相关的miRNA在hNSC移植后下调。结论:本研究提示hNSCs可通过促进神经发生、调节梗死后炎症反应和恢复梗死区及海马的线粒体功能,有效且安全地用于治疗缺血性脑卒中。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
立体定向脑内移植人神经干细胞(hNSCs)对缺血性脑卒中的疗效和安全性如何,及其潜在机制是什么?
核心机制
hNSC移植通过抑制常驻胶质细胞活化、介导外周免疫细胞浸润来减轻梗死后炎症反应,并促进GABA能和谷氨酸能神经发生,恢复线粒体电子传递链功能;细胞外囊泡miRNA可能通过去抑制相关通路发挥治疗作用。
主要证据
在食蟹猴卒中模型中,hNSC移植后剩余梗死体积显著减小;蛋白质组学显示突触相关蛋白和线粒体呼吸链蛋白表达恢复;免疫组化和免疫荧光证实神经发生和炎症减轻;EV miRNA测序显示相关miRNA下调。
研究意义
该研究表明hNSC移植可能是一种有效且安全的缺血性脑卒中治疗策略,为未来临床应用提供了实验依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立缺血性脑卒中猴模型

构建稳定的缺血性脑卒中模型以评估hNSC疗效。

通过玫瑰红光血栓法诱导左侧中央前回梗死。

2

hNSC立体定向移植

将hNSCs移植到梗死半球以观察治疗效果。

在模型建立后4天,将hNSCs移植到左侧壳核。

3

行为学与影像学评估

评估hNSC移植对神经功能恢复和梗死体积的影响。

进行改良Kito评分和T2加权MRI测量剩余梗死体积。

4

蛋白质组学分析

鉴定hNSC移植后差异表达蛋白并揭示机制通路。

对中央前回和海马组织进行TMT标记或非标定量蛋白质组学分析。

5

组织病理学与分子验证

验证蛋白质组学发现,确认神经发生和炎症调控。

通过IHC、IF和qRT-PCR检测突触蛋白、胶质细胞活化标志物和炎症因子。

6

EV miRNA测序

探讨hNSC移植对循环EV miRNA的影响及潜在调控作用。

提取外周血EV并进行miRNA测序。

7

安全性评估

评估hNSC移植的全身安全性。

监测体重、血液学、肝肾功能、肿瘤标志物及主要器官病理。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
玫瑰红Sigma-Aldrich330000
KL 1500 LCD冷光源Schott--
立体定向框架Stoelting--
TMT-10标记试剂Thermo Fisher Scientific--
ZetaView PMX 110纳米颗粒分析仪Particle Metrix--
H-7650透射电子显微镜Hitachi--
TRIzol试剂Invitrogen15596018
PrimeScript RT预混试剂盒TakaraRR036A
TB Green Premix Ex Taq IITakaraRR820A
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
miRNeasy Mini试剂盒Qiagen--
QIAseq miRNA文库构建试剂盒Qiagen--
Illumina NovaSeq 6000测序平台Illumina--
抗CD63抗体Santa Cruzsc-5275
抗HSP90抗体Cell Signaling4877
抗钙联蛋白抗体Proteintech10427-2
抗SLC17A6抗体Synaptic Systems135403
抗SV2C抗体Synaptic Systems119202
抗GFAP抗体Proteintech16825-1-AP
抗IBA1抗体Proteintech10904-1-AP
抗Nestin抗体Proteintech19483-1-AP
抗DCX抗体Cell Signaling Technology4604S
抗CD68抗体Santa Cruz Biotechnologysc-20060
抗NeuN抗体Abcamab104224
DAPI染色液----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
卒中模型建立
玫瑰红剂量50 mg/kg,冷光源照射强度5级,照射时间10分钟,重复一次,间隔5分钟
阅读提示:见Materials and methods - Rose Bengal photothrombosis
hNSC移植
细胞剂量~2×10^6,体积100 μl生理盐水,移植时间卒中后第4天,移植靶点左壳核(坐标:前-后0,内-外15,背-腹-10mm)
阅读提示:见Materials and methods - hNSC transplantation
行为学评估
改良Kito评分包含意识、感觉、运动、协调四部分,共100分,评分时间点:-7、-1、7、28、42、56、63、70、84天
阅读提示:见Materials and methods - Behavioral assessment
MRI测量
3.0-T MR扫描仪,8通道膝关节线圈,T1和T2加权成像,使用ITK-SNAP软件计算梗死体积
阅读提示:见Materials and methods - Magnetic resonance imaging
蛋白质组学
蛋白鉴定阈值:unique peptides≥2,FDR≤0.01;显著变化阈值:下调≤0.833,上调≥1.200;质控方法和归一化未详细描述
阅读提示:见Materials and methods - Proteome analysis
EV miRNA测序
细胞外囊泡分离方法为尺寸排阻色谱,RNA提取使用miRNeasy Mini Kit,建库使用QIAseq miRNA Library Kit,测序平台为Illumina NovaSeq 6000;差异表达阈值:|fold change|>1.5,FDR<0.05
阅读提示:见Materials and methods - EV extraction and miRNA sequencing