羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠脑缺血再灌注损伤的实验研究

【摘要】： 研究背景 脑血管病是严重危害人类健康的疾病,其中最常见的是缺血性脑血管病,发病率占脑血管病的70%以上,常造成人类中枢神经系统大量神经细胞缺失和神经网络受损,导致患者长期神经功能障碍。脑血管疾病的治疗目前无特殊有效的方法。干细胞技术的发展,为治疗甚至治愈脑血管病提供了可能。既往以为,成年中枢神经元一旦受到损伤而死亡,就永远不会再生。目前的研究表明,人的大脑有许多区域都存在内源性神经干细胞,在正常状态下,这些内源性神经干细胞处于静息状态。一旦受到受到缺血缺氧等刺激,静息态的内源性神经干细胞即可发生增殖,并向缺血损伤区迁移、分化,以试图替代受损的神经元。但内源性干细胞对脑组织的修复作用非常有限。这与内源性干细胞的数量不足、缺血局部炎性微环境不利于内源性干细胞的生长等原因有关。目前的研究重点转向于移植外源性神经干细胞,其中间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是目前备受关注的一类具有多向分化能力的成体干细胞,而骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)因成功避开了胚胎干细胞来源缺乏、伦理道德、法律限制等问题,在实验研究中成为热点。但传统的取骨髓方法给患者带来一定的痛苦,且骨髓中干细胞的数量和分化能力随年龄的增长而降低,因此,寻找一种可替代BMSCs的种子细胞已引起了人们的关注。羊膜组织来源丰富,不存在伦理道德和法律问题,且研究表明羊膜间充质细胞(human amnion membrane mesenchymal stem cells, hAMSCs)免疫表型与BMSCs相似,具免疫源性低、扩增能力强等优势,是一种理想的再生医学领域的种子细胞来源。 目的: 建立大鼠脑缺血再灌注模型,探讨不同途径移植hAMSCs对脑缺血损伤的作用及其可能的机制;探讨使用抗炎药物以后对于改善干细胞的生长环境、促进干细胞生长的意义。 方法: (1)将胎盘组织经酶消化和贴壁培养获得的细胞,用免疫荧光标记、流式细胞仪检测分析其表型和神经生物学特性。 (2)将hAMSCs与T淋巴细胞共培养,通过3H-TdR掺入、β液闪技术分析hAMSCs对淋巴细胞、T细胞的免疫刺激作用。 (3)线栓法制备大鼠脑中动脉缺血再灌注模型,于缺血后24小时分别通过侧脑室、尾静脉移植hAMSCs,并在脑缺血后2周、4周时完成mNSS评分,免疫荧光检测BrdU阳性细胞的表达;缺血1周时测定脑梗死体积,评价不同途径移植的效果。 (4)利用人工合成E-选择素的抗粘附作用,观察应用人工合成E-选择素后,脑缺血再灌注模型大鼠脑组织及血清中炎症因子TNF-α、IL-1β的含量变化,检测局部微环境改善后内外源性干细胞的表达情况生长情况。 结果: (1)由胎盘分离得到的细胞具有与BMSCs相似的形态和细胞表面标志,免疫荧光标记和流式细胞仪检测显示该群细胞表达CD29、CD44、CD105,不表达CD34、CD19、CD106、HLA-DR和CD105。经诱导后细胞表达神经细胞特异性标记物NSE、GFAP。 (2)hAMSCs对淋巴细胞的增殖具有抑制作用,并且随着加入hAMSCs浓度的增加,其抑制作用越强;hAMSCs可抑制免疫排斥反应中Th1型细胞的作用,降低免疫排斥反应的发生。显示hAMSCs具有免疫调节特性。 (3)不同途径移植后,hAMSCs在局部存活分化,有效改善动物神经功能,侧脑室移植效果好于尾静脉移植。其作用机理可能与干细胞分泌神经营养因子有关。 (4)应用人工合成E-选择素后大鼠脑组织与血清中TNF-α、IL-1β的含量减少,外源性干细胞表达增强,动物神经功能改善。 结论: hAMSCs来源丰富、免疫源性低、扩增能力强,能有效促进动物神经功能恢复,是理想的再生医学领域的种子细胞来源。早期抗炎治疗能促进干细胞的增殖,对临床治疗脑缺血性疾病具有指导意义。