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目的:探讨骨髓基质细胞(BMSCs)联合施万细胞(SCs)脑内移植对BMSCs增殖、分化及对帕金森病(PD)大鼠的治疗作用。
方法:1、BMSCs培养:无菌条件下取体重为180g的SD大鼠胫骨和股骨,冲洗髓腔,将细胞悬液接种到含有15%胎牛血清(FBS)的DMEM/F12培养液中培养,7d后进行传代扩增,以获得充足的BMSCs,并用Brdu、流式细胞仪(FCM)检测。2、SCs培养:取新生8d的SD大鼠双侧坐骨神经,剥离神经外膜后剪成碎片,接种到含有15%胎牛血清的DMEM/F12培养液中培养,按1:3进行传代。3、将培养传至第2代的SCs与第3代BMSCs共培养。用S100免疫荧光法,nestin/Brdu、TH/Brdu免疫荧光法分别鉴定SCs和BMSCs的增殖与分化。4、立体定位下,于左侧黑质致密部(SNc)和腹侧被盖(VTA)注射6-OHDA制备PD大鼠模型。将成功PD大鼠模型随机分成3组,即对照组(注入生理盐水):BMSCs移植组;BMSCs+SCs移植组。5、将上述培养传代至第3代的BMSCs和BMSCs+SCs,浓度为1.0×106细胞/μl,分别移植到PD大鼠损伤侧纹状体内,于移植后7d、14d、30d检测PD大鼠旋转行为变化后,深麻下处死,灌流固定取脑做冰冻切片,行Brdu、TH免疫荧光染色。
结果:细胞培养1、BMSCs原代培养24h后,可见瓶底有一些梭形或三角形的成纤维样细胞生长,它们多聚集成集落。此后3d细胞形态多趋向于成纤维样细胞形态,胞质丰富,核椭圆形,核仁清晰,呈平行排列生长或漩涡状生长,第3代BMSCs表面抗原经FCM检测,结果用CellQuest软件分析显示,所培养的细胞CD29和CD90为阳性,CD45为阴性,Brdu免疫荧光标记阳性。2、SCs培养24h后,可见少数贴壁细胞,3d后,大量细胞从组织块边缘迁出,胞体较小,呈长梭形,多为双极或多极,偶见扁平椭圆形细胞,免疫荧光呈S100阳性反应。3、BMSCs+SCs共培养8h后细胞完全贴壁,细胞的立体感及折光性一般,突起较短。3d时,可见细胞数量较前明显增多,部分细胞胞体收缩,突起细长,呈双极、三极或多极;7d时细胞数量无明显增加,胞体立体感增强,一些突起末端出现分支,与相邻细胞的突起连接成网状。免疫荧光双标鉴定结果显示。3d时,可见nestin/Brdu双标细胞,细胞核为Brdu红色标记,细胞浆及突起为nestin绿色标记,未见TH/Brdu双标细胞,7d时,nestin/Brdu双标细胞数目减少,可见TH/Brdu双标细胞,细胞核为Brdu红色标记,细胞浆及突起为TH绿色标记,Brdu/nestin(3d)、TH/Brdu(7d)阳性细胞率分别为(28.1±2.3)%,(19.2±1.6)%,而BMSCs单独培养组始终只见Brdu单标细胞,未见阳性双标细胞。在体移植1、细胞移植后第7d,各组大鼠的旋转行为无明显变化;第30d时,与对照组比较,BMSCs+SCs共移植组和单纯移植BMSCs组旋转行为有较为明显的改善(P<0.05),其中BMSCs+SCs共移植组较单纯移植BMSCs组更为突出(P<0.05)。2、Brdu免疫荧光染色显示,移植区Brdu阳性细胞为TRITC红色荧光标记,大多数细胞较小,无突起,呈圆形或椭圆形,少数呈多边形或不规则形态。3、TH免疫荧光显示,从第7d起,在移植区可见胞浆呈FITC绿色荧光标记的TH阳性神经元(12-23个/视野),呈圆形或椭圆形,无明显突起,分布在针道与纹状体实质的交界处;在第30d,在针道的两侧TH阳性神经元增多(22-30个/视野),有的可见少许突起。BMSCs移植组移植区也可见FITC绿色荧光标记的TH阳性神经元。经过图像处理和数据统计,BMSCs+SCs移植组TH神经元阳性率高于BMSCs单独移植组(P<0.05)。
结论:1、从体重180g SD大鼠胫骨和股骨,通过贴壁培养法,可以分离和纯化得到具有不断增殖和自我更新能力的BMSCs。2、从新生8d的SD大鼠双侧坐骨神经分离得到的细胞,体外培养后可被特异性抗体S100标记,观察到细胞形态特征与文献报道一致,证实是SCs。3、在体内、外条件下,SCs都能诱导BMSCs分化为TH阳性神经元。4、BMSCs单独移植或BMSCs+SCs联合移植入PD大鼠的纹状体内,对于PD大鼠的旋转行为均有改善,但联合移植优于单独移植。5、BMSCs、SCs可供选择用于中枢神经系统(CNS)损伤修复和再生的理想替代种子细胞,二者联合移植效果更好。