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干细胞移植在局灶性脑缺血后神经功能缺损治疗中应用的实验研究

张卉  
【摘要】: 缺血性脑血管病的发病率正逐年增高,这种疾病对人类健康乃至生命的威胁使其愈来愈受到关注。但目前现有的治疗措施对许多患者还未取得理想的效果,因此如何促进脑缺血患者受损神经功能的修复仍是目前研究的重点。近年来成年哺乳动物乃至成人脑中NSCs的发现为CNS疾病治疗点燃了新的希望。NSCs的发现提示脑组织自身修复功能的存在,脑损伤后内源性神经前体细胞的激活有助于受损神经功能的恢复;另外外源性NSCs移植也可用于修复受损的神经功能。但来源受限使得NSCs不能得到广泛应用,BMSCs可取自自体骨髓并具有多种分化潜能,满足种子细胞的基本要求。基于以上各点,对脑缺血后内源性神经前体细胞的激活、NSCs和BMSCs移植治疗脑缺血进行分析将会对脑缺血治疗提供重要的理论帮助。 第一部分 大鼠局灶性脑缺血后内源性神经前体细胞的激活 目的:采用大鼠局灶性脑缺血模型观察不同时间点和不同脑区的内源性神经前体细胞的激活情况及神经生成情况,进一步阐明自身修复的启动过程,为临床治疗脑缺血提供理论帮助。 方法:采用线栓法制备大鼠局灶性脑缺血模型,成年健康雄性Wistar大鼠随机分为6组,包括正常对照组;假手术组;局灶性脑缺血3、7、14和21天组。在大鼠处死的前3天开始以BrdU腹腔注射标记增殖细胞,在最后一次注射后1天处死。以大鼠神经功能障碍的出现作为脑缺血的整体评价;采用光镜、Evans Blue和TTC染色判断脑缺血的部位及范围;以免疫组织化学法检测nestin、BrdU;结合RT-PCR技术检测脑组织中nestin、NSE、GFAP mRNA分析脑缺血后内源性神经前体细胞激活及神经生成情况。 结果:(1)应用线栓法短暂闭塞大鼠右侧大脑中动脉后,大鼠出现以左 博士研究生学位论文摘要 上肢为重的偏瘫同时伴有右侧Homor氏征。Evans Blue、竹C和HE染色均 显示缺血区域位于右侧纹状体、颗顶区皮层,位置和范围较为稳定。(2)正 常大鼠侧脑室SVZ和海马DG处均可见到nestin阳性的细胞。局灶性脑缺血 后,这两个部位的nestin阳性细胞数均较正常组明显增加,在缺血后7天达 到峰值,但海马DG处nestin阳性细胞数变化不如侧脑室SVZ处明显:在缺 血区域及周围也可见到大量的 nestin阳性细胞,在脑缺血后7天达到峰值。 缺血侧与对侧相比nestin阳性细胞变化情况一致,但缺血侧阳性细胞数明显 多于对侧。(3)正常大鼠侧脑室SVZ和海马DG处均可以见到BrdU阳性的 细胞,数量少于nestin阳性细胞。局灶性脑缺血后,这两个部位的BrdU阳 性细胞数均较正常组明显增加,在脑缺血后7天达到峰值,但海马DG处BrdU 阳性细胞数目少、变化不如侧脑室SVZ处明显;在缺血区域及周围也可以见 到大量的BrdU阳性细胞,在脑缺血后3天达到峰值,缺血侧与对侧相比BrdU 阳性细胞变化情况一致,但缺血侧阳性细胞数明显多于对侧。(4)大鼠局灶 性脑缺血后nestin mRNA水平与对照组相比明显增加,在脑缺血后7天达到 高峰。NSE、GEAP mRNA水平在脑缺血后14天有所增加,21天时有一定的 表达,而且GFAP mRNA水平高于NSE mRNA水平。 结论:(l)大鼠线栓法MCAO模型是研究局灶性脑缺血后自身修复和内 源性神经前体细胞激活理想的动物模型。(2)正常成年大鼠侧脑室SVZ和海 马DG均存在少量nestin阳性细胞,BrdU染色证实这些细胞部分处于增殖状 态,提示成年脑中存在具有增殖活性的神经前体细胞。(3)脑缺血可以使内 源性神经前体细胞增殖增加;损伤周围成熟细胞中nestin的表达提示由非神 经前体细胞启动的另一种修复过程的存在。(4)脑缺血所激活的内源性神经 前体细胞可逐渐分化为成熟的神经元和星形胶质细胞,但这种分化过程需要 一定的时间才能实现。 第二部分神经干细胞在局灶性脑缺血后神经功能缺损治疗中 应用的实验研究 目的:通过体外NSCs的培养,了解NSCs的生长、增殖以及分化等生 物学特性,并观察NSCs移植入脑缺血大鼠后,细胞存活、迁移、分化以及 大鼠的神经功能障碍恢复情况,探讨NSCs移植对于神经功能修复的作用及 可能机制,以期为NSCs移植治疗脑缺血提供帮助。 方法:在特定培养条件下进行新生大鼠NSCs培养和诱导分化,通过细 胞形态学观察、MTT检测、nestin、PCNA、BrdU、NSE、GFAP、 MAP一2、 天津医科大学5 博士研究生学位论文摘要 NF、GalC染色了解其生物学特性。将实验大鼠随机分为单纯MCAn组、 MCAo+DF组及MCA。+NSCs组,将以BrdU标记的NSCs通过立体定向植 入大鼠脑缺血区周围。通过脑缺血后1、7及14天时神经功能缺损评分、HE 染色、nestin及BrdU免疫组化染色以及BrdU月呵SE、BrdU/GEAP免疫组化双 染观察植入NSCs的存活、迁移、分化及对神经功能改善的影响。 结果:(1)新生大鼠NSCs在特定的培养基及神经营养因子EGF、bFGF 的作用下可以持续分裂增殖,形成神经球,呈nestin、PCNA、BrdU阳性反 应;当撤去营养因子并加入血清后可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶 质细胞,且胶质细胞比例大于神经元比例。〔2) NSCs移植后,MCA。十NSCs 组随时间延长,神经?


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