间充质干细胞移植通过抑制髓鞘相关抑制剂表达和神经凋亡促进脑缺血后中枢神经系统的功能恢复

Transplantation of mesenchymal stem cells promotes the functional recovery of the central nervous system following cerebral ischemia by inhibiting myelin-associated inhibitor expression and neural apoptosis.

作者信息Nianping Feng, Guang Hao, Fenggang Yang, Fujun Qu, Haihong Zheng, Songlan Liang, Yonghua Jin
PMID27168778
发布时间2016-05
DOI10.3892/etm.2016.3089

实验完整度

中

研究包含细胞培养、动物模型、行为学、免疫组化和RT-qPCR,但缺少体外功能验证和机制验证,主要依赖相关表达分析。

主要模型

大鼠中脑动脉闭塞(MCAO)模型 骨髓来源间充质干细胞(MSCs)

重点核对

MSCs移植后第7天和第14天mNSS评分显著低于PBS组 Nogo-A阳性细胞数在MSCs组第3天和第14天显著降低 OMgp阳性细胞数在MSCs组第7天和第14天显著降低 MAG阳性细胞数在MSCs组第3至14天显著降低 Caspase-3 mRNA表达在MSCs组第2和第3天降低,Bcl-2升高

摘要

脑缺血可能导致脑缺氧和脑组织损伤,是人类死亡和成人残疾的主要原因。间充质干细胞(MSCs)是一类能够分化为多种细胞类型的成体祖细胞。骨髓来源的MSCs移植是脑缺血的潜在治疗策略。然而,其潜在机制尚未阐明。在本研究中,从健康大鼠中分离原代MSCs,标记并移植到大脑中动脉闭塞大鼠模型的脑中。通过荧光显微镜确定标记的MSCs在大鼠脑中的位置,并对大鼠的神经功能进行评分。免疫组织化学分析表明,骨髓来源的MSCs移植后,髓鞘再生抑制因子(包括Nogo-A、少突胶质细胞髓鞘糖蛋白和髓鞘相关糖蛋白)的蛋白表达水平降低。此外,通过逆转录-定量聚合酶链反应测定的Caspase-3和B细胞淋巴瘤2的mRNA表达水平在MSCs移植大鼠中分别下调和上调;因此提示神经凋亡被抑制。本研究的结果表明,骨髓来源的MSCs移植能够促进脑缺血后中枢神经系统的功能恢复。因此,靶向髓鞘相关抑制剂和凋亡的抑制剂可能对未来脑缺血具有临床意义。

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
骨髓来源间充质干细胞移植是否能促进脑缺血后中枢神经系统的功能恢复,以及其潜在机制是否涉及抑制髓鞘相关抑制剂和神经凋亡。
核心机制
骨髓间充质干细胞移植通过减少Nogo-A、OMgp和MAG的表达,并抑制神经元凋亡(降低Caspase-3、升高Bcl-2),从而促进中枢神经系统功能恢复。
主要证据
在大鼠MCAO模型中,MSCs移植后第7天和第14天mNSS评分显著低于PBS组;免疫组化显示Nogo-A、OMgp和MAG阳性细胞数减少;RT-qPCR显示Caspase-3 mRNA下调、Bcl-2上调。
研究意义
靶向髓鞘相关抑制剂和凋亡通路的抑制剂可能对脑缺血具有治疗潜力。

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MCAO大鼠模型

模拟脑缺血损伤,以评估MSCs移植的疗效和机制。

对成年雄性SD大鼠(220-280g)进行2小时大脑中动脉阻塞,采用线性法,再灌注后评估神经功能。

2

分离并培养骨髓来源MSCs

获取用于移植的间充质干细胞。

从SD大鼠(80-120g)的胫骨和股骨中分离骨髓细胞,通过贴壁法培养,传至第3代。

3

标记MSCs并移植

追踪MSCs在体内的分布并评估其治疗效果。

用CFSE标记MSCs,通过尾静脉注射到MCAO大鼠体内。

4

评估神经功能恢复

评价MSCs移植对脑缺血后功能恢复的影响。

采用改良神经功能严重程度评分(mNSS)在术后第3、7、14天进行评估。

5

检测髓鞘相关抑制剂表达

验证MSCs移植是否影响Nogo-A、OMgp和MAG的表达。

使用免疫组织化学染色检测缺血半暗带区域阳性细胞数量。

6

检测凋亡相关基因表达

验证MSCs移植是否影响凋亡通路。

通过RT-qPCR和免疫组化检测Caspase-3和Bcl-2的表达。

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
水合氯醛Sigma-Aldrich--
低糖DMEM培养基HyClone--
胎牛血清HyClone--
CFSEFluka--
台盼蓝Sigma-Aldrich--
辣根过氧化物酶标记的山羊抗大鼠IgG抗体ZSGB-BIOZB2307
DAB显色液ZSGB-BIO--
兔抗Caspase-3多克隆抗体LabVision/NeomarkersPA5-16335
兔抗Bcl-2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-492
兔抗Nogo-A抗体Wuhan Boster Biological TechnologyPA1060
兔抗OMgp抗体BIOSSBS-1200R
兔抗MAG抗体BIOSSBS-0257R
TRIzol试剂Invitrogen--
DNaseInvitrogen--
SuperScript III逆转录试剂盒Invitrogen--
SYBR Prime Script试剂盒Invitrogen--
Applied Biosystems 7500荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
β-actin引物GenePharma--
SPSS 13.0SPSS, Inc.--
相差显微镜(Eclipse 80i)Nikon Corporation--
金属筛网(200目)Thermo Fisher Scientific--
CO2培养箱Forma Scientific--

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
MCAO模型建立
鼠龄、体重、麻醉剂量(10%水合氯醛0.35ml/100g)、阻塞时间(2小时)、尼龙线规格(0.234mm)
阅读提示:Materials and methods: Rat MCAO model
MSCs分离培养
大鼠周龄、体重、培养条件(DMEM-LG、10% FBS、37°C、5% CO2)、传代比例
阅读提示:Materials and methods: Bone marrow-derived MSCs culture
MSCs标记与移植
CFSE标记浓度及时间、细胞活力阈值(95%)、移植细胞数量(3×10^6)、注射体积和途径(静脉1ml)
阅读提示:Materials and methods: Cell labeling, Experimental groups and transplantation
神经功能评估
mNSS评分标准、评估时间点(3、7、14天)、评估者盲法
阅读提示:Materials and methods: Behavior testing
免疫组织化学
一抗稀释比例、孵育时间(4°C 12小时)、阳性细胞计数区域(10个)
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemical assessment
RT-qPCR
RNA提取方法、引物序列、PCR循环条件、内参基因(β-actin)
阅读提示:Materials and methods: RT-qPCR