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目的:
1.通过观察睾丸支持细胞(SCs)对体外培养的大脑皮质细胞的营养作用,推测移植的SCs在脑内对神经组织起营养作用的方式。
2.完善神经干细胞(NSC)的体外培养模式,为干细胞移植治疗和干细胞分化研究提供充足的NSC源。
3.分析SCs在多种情况下(即共培养、条件培养液和微囊化)对体外培养的大脑皮质细胞营养作用的机制。
4.对不同生长模式的SCs(即贴壁SCs和微囊化SCs)分泌的可溶性蛋白质进行分析,探讨其中可能起重要营养作用的细胞因子。
方法:
1.将原代分离的小鼠大脑皮质细胞单独培养(对照组)或与小鼠SCs共培养(SCs组)或用新鲜睾丸支持细胞条件培养液(SCCM)单独培养(SCCM组)。每天观察培养的神经元、神经干细胞(NSC)及神经胶质细胞的形态学变化,并比较三组中各类细胞的生长情况。对神经元及其突起进行计数,测量神经元胞质中神经元特异性烯醇化酶(NSE)的相对含量和神经元的胞体面积。
2.每天观察共培养的SCs、新鲜SCCM、冻存SCCM和SCs微囊对NSC增殖的影响,即神经球的形成时间和神经球的形态学变化。对各组形成的神经球进行计数,并对贴壁SCs和微囊化SCs分泌的可溶性蛋白质进行变性凝胶电泳SDS-PAGE)。
3.用抗FAS配体(FAS-L)、抗NSE和抗巢蛋白(nestin)抗体分别鉴定SCs、神经元和NSC。
结果:
1.在SCs组,神经元和神经胶质细胞生长在SCs层上。共培养的SCs可显著促进神经元的存活、突起长出和胞质中NSE的表达(P<0.05)及神经胶质细胞的增殖。新鲜SCCM组的结果类似,但不如SCs组的作用强(P<0.05)。SCs组的神经元胞体面积随时间发生变化(P<0.05),而其他两组变化不大。
2.SCs组和新鲜SCCM组分别于3和11d出现神经球,冻存SCCM没有此功能,SCs微囊组于6 d出现大量典型的神经球。各组神经球的数量处于不断的变化中,总的趋势是逐渐减少(P<0.05),只有SCs微囊能在较长时间内(30 d以上)维持神经球的数量和未分化状态。
3.微囊化SCs分泌的可溶性蛋白质经SDS-PAGE可辨别出16个条带,分子量分布在15 k~200 k之间,比贴壁SCs多5个。
4.培养的SCs的胞质中有FAS-L强阳性表达。在各组中均有NSE阳性表达的细胞存在。SCs组、新鲜SCCM组和SCs微囊组中均有nestin强阳性表达的神经球存在。
结论:
1. SCs对大脑皮质三类细胞均有较强的营养作用:促进神经元生长,提高神经元活性;促进NSC集落即神经球形成;促进神经胶质细胞增殖。对NSC的增殖作用主要通过分泌的可溶性细胞因子起作用,另两个作用主要通过细胞膜成分和细胞外基质成分起作用。SCs对神经组织的营养作用在神经退行性疾病的细胞移植治疗中具有一定的应用价值。
2.采用SCs微囊可特异的促进NSC的增殖。应用SCs微囊化技术,可创建一新型高效的NSC体外培养模式,有助于干细胞移植和干细胞分化等相关领域的研究。
3.贴壁SCs和微囊化SCs均可分泌大量可溶性的蛋白质,且微囊化SCs的蛋白质分泌功能更强。这些蛋白质的分子量与神经生长因子、神经营养素、胶质细胞源性神经营养因子等神经营养因子和表皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、干细胞因子、白血病抑制因子等细胞因子的分子量相对应,是SCs在体外培养状态下分泌的主要活性物质。