嗅黏膜神经干细胞及嗅鞘细胞生物学特性的体外研究

摘要

目的：建立体外分离培养嗅黏膜神经干细胞的方法,优化嗅黏膜神经干细胞传代培养条件,诱导神经干细胞分化为多巴胺能神经元,为嗅黏膜神经干细胞或多巴胺能神经元移植治疗帕金森病提供初步的基础研究资料。建立体外分离纯化嗅黏膜嗅鞘细胞的方法,从神经营养角度鉴定其生物学特性,论证嗅黏膜嗅鞘细胞作为辅助细胞进行移植治疗的可能性。
　　 方法：⑴自成年大鼠鼻中隔活体剪取部分鼻粘膜制成细胞悬液,以含10％胎牛血清的DMEM/F12完全培养基培养3天后换为含生长因子的神经干细胞培养基继续培养,动态观察原代培养细胞的生长过程。以免疫荧光染色法检测细胞中神经干细胞特异性分子标记的表达。⑵应用2％琼脂糖悬浮培养传代嗅黏膜神经球,在免疫荧光染色法和免疫印迹的辅助下,研究传代培养神经球的生物学特性。⑶以神经生长因子、全反式维甲酸和音猬因子诱导嗅黏膜神经球分化,鉴定分化细胞中酪氨酸羟化酶的表达,确认其为多巴胺能神经元。⑷自成年大鼠鼻中隔获取嗅黏膜,制成细胞悬液,以完全培养基体外培养,三次应用差速贴壁法纯化混合细胞中的嗅鞘细胞,对嗅鞘细胞的分子标记进行鉴定。⑸以免疫荧光染色法和免疫印迹比较第1代和第10代嗅黏膜嗅鞘细胞中神经营养素、神经肽Y和血管内皮生长因子的表达情况。
　　 结果：①嗅黏膜混合细胞接种于培养瓶后,首先贴壁生长的细胞大多为扁平多边形细胞,此后可见散在的球形细胞贴壁。培养3天更换成神经干细胞培养基,贴壁细胞中出现大量的圆球形细胞,该细胞有聚集生长的特点。大约培养7天后出现半贴壁的神经球,呈鸟巢状。免疫荧光染色发现贴壁细胞中存在较多的Nestin和CD133染色阳性的圆形细胞,Nestin主要分布于该细胞的细胞质,CD133主要分布于细胞膜,半贴壁的神经球也阳性表达Nestin和CD133。②以2％琼脂糖悬浮培养的神经干细胞以神经球的方式旺盛增殖,传代后的神经球形态规则,大小较均匀,界限明显。免疫荧光染色和免疫印迹均证明悬浮培养的第4代神经球经6小时快速贴壁后,仍然阳性表达Nestin和CD133。③使用含细胞因子的培养液作用贴壁的神经干细胞24小时后,部分细胞向四周发出细长的突起,突起之间相互交织成网。免疫荧光染色发现,这些多突起细胞的胞体和细长突起均含神经丝和酪氨酸羟化酶,免疫印迹也证明了这一点。④体外扩增经过三次差速贴壁纯化的嗅鞘细胞,可得到大量梭形双极细胞,细胞排列规则,形态一致,呈鱼群样。免疫荧光染色显示,第1代和第10代的嗅黏膜嗅鞘细胞均阳性表达GFAP、S-100和p75NTR,且两代细胞间无差异。⑤第1代嗅黏膜嗅鞘细胞与第10代嗅鞘细胞均能表达各种神经营养素、神经肽Y和血管内皮生长因子,且各因子第1代的表达水平均高于第10代。
　　 结论：⑴通过大鼠嗅黏膜神经干细胞的体外分离与筛选实验,我们从嗅黏膜中获得了阳性表达神经干细胞分子标志的半贴壁神经球。这些神经球可以通过特殊的琼脂糖悬浮培养法在传代过程中得到不断扩增。⑵源于嗅黏膜的神经球能够被诱导分化为TH阳性的神经元,证明嗅黏膜来源的神经干细胞能够在体外诱导分化为多巴胺能神经元。⑶以完全培养基体外分离培养嗅黏膜能获得复杂的细胞群体,通过三次差速贴壁筛选法可以纯化其中的嗅鞘细胞,经鉴定嗅黏膜嗅鞘细胞能够表达多种神经营养素,且能够合成神经肽Y和血管内皮生长因子。⑷本实验成功地在体外培养获得了嗅黏膜神经干细胞和嗅鞘细胞,并将神经干细胞诱导分化为多巴胺能神经元,为临床帕金森病细胞移植治疗提供了新的种子细胞来源。