生态位星形胶质细胞促进缺血性卒中大鼠共移植神经干细胞的存活、增殖和神经元分化

Niche astrocytes promote the survival, proliferation and neuronal differentiation of co-transplanted neural stem cells following ischemic stroke in rats.

作者信息Li Luo, Kaihua Guo, Wenguo Fan, Yinghong Lu, Lizhi Chen, Yang Wang, Yijia Shao, Gongxiong Wu, Jie Xu, Lanhai Lü
PMID28352345
发布时间2017-02
DOI10.3892/etm.2016.4016

实验完整度

包含体外细胞培养、动物MCAO模型移植实验、免疫荧光检测和统计比较,但缺乏多层次的独立验证(如类器官、患者样本或组学数据)和深入的机制验证。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠MCAO模型 eGFP+神经干细胞(源自C57BL/6-eGFP+小鼠SVZ) 原代星形胶质细胞(源自C57BL/6-eGFP−小鼠P0大脑皮层)

重点核对

移植细胞类型:NSCs+星形胶质细胞 vs NSCs单独移植 移植时间:MCAO后48小时 移植坐标:前囟前0.5mm,外侧3mm,深度5mm,注射速度0.5μl/min 免疫抑制:每隔一天皮下注射环孢素A(10 mg/kg体重) 评估时间点:移植后7天(存活/增殖)和14天(分化)

摘要

据报道,生态位星形胶质细胞通过并置信号促进神经元分化。然而,星形胶质细胞对缺血性卒中后神经元分化的影响尚未完全阐明。在本研究中,将星形胶质细胞和神经干细胞(NSCs)移植到短暂大脑中动脉闭塞(MCAO)模型大鼠缺血纹状体中,于手术后48小时进行移植。观察到与单独移植NSCs相比,星形胶质细胞和NSCs的共移植在MCAO大鼠中导致移植NSC的存活率和增殖率更高,以及神经元分化程度更高。这些结果表明,星形胶质细胞的共同给药促进了缺血大脑中NSC的存活和神经元分化。这些结果表明,在大鼠缺血性卒中后,星形胶质细胞和NSCs的共移植在产生神经元方面比单独使用NSCs更有效。

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
生态位星形胶质细胞能否影响缺血性卒中后共移植神经干细胞的存活、增殖和神经元分化?
核心机制
星形胶质细胞通过分泌神经营养因子、趋化因子和细胞因子(如NGF、CNTF、BDNF、NT-3、IL-4、IL-6、LIF)促进神经干细胞的增殖、分化和迁移,但确切的信号通路尚不清楚。
主要证据
在MCAO大鼠模型中,与单独移植NSCs相比,共移植星形胶质细胞后第7天GFP+细胞数量显著增加(2588±76.88 vs 1836±57.41细胞/mm2;P<0.01),BrdU+/GFP+比例显著提高(22.40±1.50% vs 12.20±0.93%;P<0.01);第14天NeuN+/GFP+比例显著增加(37.13±2.30% vs 21.67±1.72%;P<0.01),GFP+/NeuN+/BrdU+比例也显著提高(56.53±4.82% vs 39.47±3.20%;P<0.05)。
研究意义
星形胶质细胞与NSCs的共移植可能成为卒中损伤修复的新策略,为干细胞移植治疗卒中提供潜在临床价值。

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

诱导局灶性脑梗死,模拟缺血性卒中环境以评估细胞移植效果。

成年雄性SD大鼠(6-8个月,320±40g)经腹腔注射水合氯醛麻醉后,通过插入4-0尼龙缝合线进行右侧大脑中动脉闭塞,1小时后拔出缝合线实现再灌注。

2

细胞培养与准备

获得用于移植的eGFP+神经干细胞和星形胶质细胞。

eGFP+ NSCs取自新生C57BL/6-eGFP+小鼠(1天龄)SVZ,在含生长因子的无血清培养基中培养形成神经球;星形胶质细胞取自P0 C57BL/6-eGFP−小鼠大脑皮层,在含10%胎牛血清的DMEM中培养。细胞传代3次后用于移植。

3

细胞移植

评价星形胶质细胞与NSCs共移植对NSC存活、增殖和分化的影响。

MCAO大鼠随机分为两组:NSCs+星形胶质细胞共移植组(n=12)和NSCs单独移植组(n=12)。MCAO后48小时,将细胞注入右侧纹状体(缺血半球),移植后每隔一天皮下注射环孢素A。

4

免疫荧光染色与分析

检测移植NSC的存活、增殖、分化及功能蛋白表达。

移植后7天和14天处死大鼠,制备脑切片进行免疫荧光染色。使用抗GFAP、Dcx、NeuN、Oli、BrdU等抗体标记不同细胞类型;并使用抗Synapsin-1、GABA、PSD-95、MAP-2、ChAT和PGRN抗体检测功能蛋白表达。在荧光显微镜下计数阳性细胞。

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。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
水合氯醛上海邦景实业有限公司34883-39-1
溴脱氧尿苷Sigma-Aldrich--
DMEM培养基Gibco--
B-27添加剂Invitrogen--
N-2添加剂Invitrogen--
表皮生长因子Invitrogen--
碱性成纤维细胞生长因子Invitrogen--
青霉素----
链霉素----
胎牛血清Gibco--
多聚赖氨酸----
Hoechst 33342Biotium--
环孢素A碧云天生物技术研究所--
抗GFAP抗体Abcamab3670
抗少突胶质细胞抗体Abcamab53041
抗双皮质素抗体Cell Signaling Technology4604
抗NeuN抗体EMD MilliporeMAB377
抗BrdU抗体Sigma-AldrichB8434
抗MAP-2抗体Sigma-AldrichM4403
抗胆碱乙酰转移酶抗体Sigma-AldrichAMAB91129
抗颗粒蛋白前体抗体R&D SystemsAF2557
抗PSD-95抗体BIOSSbs-0179R
抗GABA抗体BIOSSbs-2252
抗突触素-1抗体BIOSSbs-3501R
Alexa Fluor 594山羊抗小鼠二抗InvitrogenR37121
Alexa Fluor 594驴抗大鼠二抗InvitrogenA-21209
Alexa Fluor 594山羊抗兔二抗InvitrogenR37177
Alexa Fluor 405山羊抗绵羊二抗Invitrogen35500BID
正常山羊血清碧云天生物技术研究所--
荧光显微镜BX51WI奥林巴斯--
立体定位仪Narishige International--
25 cm²培养瓶Corning--

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
动物模型建立
动物品系、年龄、体重、MCAO手术方法(缝线型号、闭塞时间、再灌注时间)
阅读提示:Materials and methods: Animal surgery
细胞培养与移植
细胞来源、培养条件、传代数、移植细胞量、移植时间、注射坐标和速度
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, Cell transplantation
免疫抑制处理
环孢素A剂量、给药途径和频率
阅读提示:Materials and methods: Cell transplantation
结果评估
评估时间点(7天和14天)、标记物(GFP、BrdU、NeuN等)、计数方法(视野数和放大倍数)
阅读提示:Materials and methods: Immunofluorescence staining; Results; Figure legends