骨形态发生蛋白-7(BMP-7)促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)在体外向神经元分化

Bone Morphogenetic Protein-7 (BMP-7) Promotes Neuronal Differentiation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells (BMSCs) In Vitro.

作者信息Heng Zhang, Wen Zhang, Guangchao Bai, Lei Gao, Kuanxin Li
PMID33575343
发布时间2021-01-27
DOI10.1155/2021/7239783

实验完整度

研究包含细胞分离鉴定、细胞增殖活力检测、形态学观察、免疫荧光、RT-qPCR和Western blot等多种实验方法,但缺乏体内模型、功能验证或机制验证,实验完整性中等。

主要模型

大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)

重点核对

BMSCs分离自4周龄雄性SD大鼠的股骨和胫骨骨髓 rhBMP-7处理浓度为75 ng/ml,处理时间为2小时 Lv-BMP-7转染时间为72小时,最佳MOI为10 细胞增殖和ALP活性检测使用CCK-8法和ALP试剂盒

摘要

本研究旨在探讨骨形态发生蛋白-7(BMP-7)对骨髓间充质干细胞(BMSCs)在体外分化为神经元样细胞的影响。分离并鉴定大鼠BMSCs,将其分为对照组、空载体组、重组rhBMP-7转染组和Lv-BMP-7转染组。在不同条件下诱导BMSCs。采用CCK-8法检测细胞增殖。ALP用于检测细胞活性。观察诱导后的细胞形态。免疫荧光法检测神经细胞标志物的表达和定位。实时荧光定量PCR和Western blot分析分别检测mRNA和蛋白表达水平。rhBMP-7和Lv-BMP-7促进BMSCs增殖,并伴随ALP活性增加。形态学观察显示,rhBMP-7和Lv-BMP-7诱导BMSCs分化为神经元样细胞。免疫荧光显示,rhBMP-7和Lv-BMP-7组BMSCs中MAP-2和Nfh呈阳性表达。MAP-2主要分布在细胞体和细胞突起中,而Nfh主要分布在细胞质和细胞突起中。在rhBMP-7和Lv-BMP-7组的细胞中观察到MAP-2和Nfh的阳性mRNA和蛋白表达,且表达水平显著高于对照组和空载体组。外源性BMP-7(rhBMP-7)和内源性BMP-7(Lv-BMP-7)均可诱导BMSCs分化为高表达神经元标志物MAP-2和Nfh的神经元样细胞。

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
BMP-7是否能诱导骨髓间充质干细胞分化为神经元样细胞。
核心机制
BMP-7通过上调神经元标志物MAP-2和Nfh的表达,诱导BMSCs向神经元样细胞分化。
主要证据
体外实验显示,rhBMP-7和Lv-BMP-7处理BMSCs后,细胞形态呈神经元样,且MAP-2和Nfh的mRNA和蛋白表达水平显著升高(P<0.05)。
研究意义
为脊髓损伤的细胞移植治疗提供基础研究数据,可能促进神经再生和功能恢复。

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

BMSCs的分离与鉴定

获取并确认BMSCs的干细胞特性。

从SD大鼠股骨和胫骨分离骨髓,培养BMSCs,并通过流式细胞术检测表面标志物CD29和CD44。

2

实验分组与处理

比较外源性和内源性BMP-7对BMSCs的影响。

将BMSCs分为四组:对照组、空载体组、rhBMP-7组(75ng/ml处理2h)、Lv-BMP-7组(转染72h)。

3

细胞增殖与ALP活性检测

评估BMP-7对BMSCs增殖和分化的影响。

使用CCK-8法和ALP活性检测试剂盒检测细胞活力和ALP活性。

4

形态学观察

观察BMP-7处理后BMSCs的形态变化。

使用倒置显微镜观察细胞形态,确认是否向神经元样细胞分化。

5

免疫荧光检测

检测神经元标志物MAP-2和Nfh的表达和定位。

使用免疫荧光染色检测MAP-2和Nfh的表达和分布。

6

RT-qPCR检测

检测MAP-2和Nfh的mRNA表达水平。

提取RNA,反转录,进行实时定量PCR检测。

7

Western blot检测

检测MAP-2和Nfh的蛋白表达水平。

提取蛋白,SDS-PAGE电泳,转膜,抗体孵育,ECL显色。

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

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM完全培养基Gibco11995065
胎牛血清HyClone30084.03
青霉素-链霉素HyCloneSV30010.01
FITC标记抗大鼠CD44抗体BioLegend203906-FITC
PE标记抗小鼠/大鼠CD29抗体BioLegend102207-PE
流式细胞仪MindrayE6
重组人BMP-7PeproTech120-03P-100
CCK-8试剂SolarbioCA1210
ALP检测试剂盒Beyotime--
兔抗Nfh一抗Biossbs-10680R
兔抗MAP-2一抗Biossbs-1369R
荧光二抗Biossbs-0295G-FITC
DAPISolarbioC0060
RNA提取试剂盒TiangenDP431
PrimeScript RT试剂盒Takara BioRR037A
PCR仪Anyu TechnologyAFD4800
蛋白裂解液BiosharpBL504A
BCA蛋白定量试剂盒BiosharpBL521A
PVDF膜Millipore0.45μm
山羊抗兔IgG/HRP二抗Biossbs-0295G-HRP
ECL底物SolarbioPE0010

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
BMSCs分离与培养
大鼠品系、周龄、性别、体重(4周龄雄性SD大鼠,120±27g)
阅读提示:Methods 2.1
流式鉴定
CD29和CD44阳性率(99.44%和99.17%)
阅读提示:Methods 2.2及图1(a)
Lv-BMP-7转染
最佳MOI=10,转染时间72小时
阅读提示:Methods 2.3及图1(b)
药物处理
rhBMP-7浓度75ng/ml,处理时间2小时
阅读提示:Methods 2.3
细胞增殖与ALP检测
细胞密度1×10^5 cells/ml,96孔板,6个复孔,检测波长450nm
阅读提示:Methods 2.4和2.5
免疫荧光
一抗稀释比例1:1500,二抗稀释比例1:500,DAPI染色5分钟
阅读提示:Methods 2.6
RT-qPCR
PCR反应条件:95°C 10s;95°C 10s,40个循环;60°C 34s
阅读提示:Methods 2.7
Western blot
上样量40μg蛋白,一抗稀释比例1:1500,二抗稀释比例1:5000
阅读提示:Methods 2.8