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目的
探讨从鼠胚皮层和隔区分离克隆而来的神经干细胞在神经生长因子(NGF)的诱导下分化为神经元和胆碱能神经元的情况。
方法
采用无血清培养技术将E17鼠胚皮层和隔区组织分别制备成细胞悬液,接种到含有表皮生长因子(EGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的DMEM/F12(1:1)加B27(B27supplement)的无血清培养基中培养,待形成原代克隆球后,用有限稀释法进行单细胞克隆和传代扩增,以获得大量来源于同一细胞的亚细胞系神经干细胞克隆球。一部分神经球进行5-溴-2脱氧尿苷(BrdU)标记及其免疫荧光检测和神经上皮干细胞蛋白(Nestin)免疫荧光检测,另一部分神经球用含10%胎牛血清的培养液诱导分化。2周后分别进行神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞特异性标记物微管相关蛋白-2(MAP-2)、胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和2,3-环核苷酸磷酸二酯酶(CNP)的免疫荧光检测。在证实上述分离克隆的细胞为神经干细胞后,用NGF进行诱导分化。实验分为皮层对照组、皮层NGF组、隔区对照组、隔区NGF组4组,将上述神经干细胞球接种于2块24孔培养板各孔中,每组12孔,接种不同来源的神经干细胞球并加入组别相应的分化培养液:皮层对照组接种皮层来源的神经干细胞球,加入含10%胎牛血清(FBS)的分化培养液;皮层NGF组接种皮层来源的神经干细胞球,加入含NGF的10%FBS分化培养液;隔区对照组接种隔区来源的神经干细胞球,加入含10%FBS的分化培养液;隔区NGF组接种隔区来源的神经干细胞球,加入含NGF的10%FBS分化培养液。培养板在饱和湿度的37℃、5%CO2培养箱中分化培养14天后,取每组的前6孔,-2-用免疫荧光检测MAP-2阳性神经元的数量和明视场下的细胞总数,计算其分化率,并对MAP-2阳性神经元的细胞面积和细胞周长进行图像处理。取每组的后6孔,进行乙酰胆碱酯酶(AChE)组化染色,计数每视野下的AChE阳性神经元数,并对AChE阳性神经元的细胞面积和细胞周长进行图像处理。用STATA7.0统计软件进行方差分析和两两比较。
结果
鼠胚皮层和隔区的细胞悬液培养1周后,可形成由数百个细胞组成的呈悬浮生长的神经球,经单细胞克隆和传代扩增后得到了来源于同一神经干细胞的亚细胞系克隆球。神经球经BrdU和Nestin免疫荧光检测均呈阳性。神经干细胞经诱导分化后,可分化为呈MAP-2、GFAP和CNP阳性的神经系统三种类型细胞。在NGF诱导分化14天后,MAP-2阳性神经元分化率:皮层对照组为7.06±1.05%,皮层NGF组为13.6±1.23%,隔区对照组为7.25±1.09%,隔区NGF组为14.65±1.19%。MAP-2阳性神经元细胞面积:皮层对照组为(142.87±6.40)μm2,皮层NGF组为(193.72±11.62)μm2,隔区对照组为(169.65±13.32)μm2,隔区NGF组为(204.86±5.98)μm2;MAP-2阳性神经元细胞周长:皮层对照组为(137.79±21.98)μm,皮层NGF组为(293.51±31.34)μm,隔区对照组为(198.56±23.26)μm,隔区NGF组为(339.80±25.55)μm。方差分析和两两比较结果显示,MAP-2阳性神经元分化率:皮层对照组与隔区对照组之间、皮层NGF组与隔区NGF组之间无显著性差异。但所有对照组与NGF组之间均有显著性差异;MAP-2阳性神经元细胞面积,除隔区NGF组与皮层NGF组之间差异无显著性外,其他各组之间差异均有显著性;MAP-2阳性神经元细胞周长除隔区NGF组和皮层NGF组之间的P值为0.044,接近界定值0.05外,其他各组间差异均有显著性。每视野AChE阳性神经元数:皮层对照组为18.33±1.50,皮层NGF组为43.83±2.64,隔区对照组为29.33±3.61,隔区NGF组为59.50±9.18。AChE阳性神经元细胞面积:皮层对照组为(147.22±5.36)μm2,皮层NGF组为(198.30±12.50)μm2,隔区对照组为(177.03±13.19)μm2,隔区NGF组为(219.01±6.61)μm2;AChE阳性神经元细胞周长:皮层对照组为(117.36±15.89)μm,皮层NGF组为(267.81±8.25)μm,隔区对照组为(171.46±15.26)μm,隔区NGF组为(313.16±25.36)μm。方差分析和两两比较的结果显示,上述三项指标各组间的差异均有显著性。
结论
从大鼠胚脑皮层和隔区的脑组织中可以分离、克隆到具有增殖特性和多分化潜能的神经干细胞;NGF可以诱导大鼠胚脑皮层和隔区来源的神经干细胞向MAP-2阳性神经元分化;隔区来源的神经干细胞比皮质来源的神经干细胞具有更易于向AChE阳性胆碱能神经元分化的区域特异性。这种区域特异性可以在NGF的诱导下而发生改变。