·基础科研论著·
新生鼠体外神经干细胞培养、分化及鉴定22
,王钰1,尹晓娟1,
北京 1安徽合肥 21北京军区总医院附属八一儿童医院,00700;2安徽医科大学研究生学院,30001
无D大鼠神经干细胞体外分离培养基鉴定的方法。方法 分离新生SD大鼠海马组织, 目的 探索新生S 摘 要:
血清培养技术培养神经干细胞,免疫组织化学技术检测其巢蛋白的表达;并用溴脱氧尿嘧啶核苷掺入试验,免疫荧光双标技术观测神经干细胞的增殖状况;诱导神经干细胞分化,分别用神经元特异性烯醇化酶抗体和胶质纤维酸性蛋白抗体进行免疫组织化学技术鉴定分化细胞。结果 获得大量悬浮生长的单克隆神经球,并可以分化为神经元和星形胶质细胞。自我更新和多分化潜能,为体外基础和临床研究奠定基础。结论 成功培养的新生SD大鼠神经干细胞具有增殖、
关键词: 新生鼠;神经干细胞;细胞培养;免疫细胞化学
()600426 文献标识码:0085792014010314QA 文章编号:1--- 中图分类号:
12
,,ultivationdifferentiationandidentificationinvitrooftheneuralstemcellsfromneonatalrat.uIN iaoCWANG YYX -12
(uanaihildrenositaliliatedoeneralositaleiinilitarommandeoleiberation.1BC's HAtGHoBMCoP'sL jypfpjg ypff f
,2BC2GSoAMUHACArmeiin00700,hina;raduatechoolnhui edicalniversiteeinhui30001,hina) f y,jg1y,f,
,
inxiaouanuCaYXE-mcorresondinuthor:IN iaoan,ail:63.om-@1yjjypg
:,Abstractbectiveoinvestiatethecultivationidentificationandidentificationcultivationoftheneuralstemcells O T gj()NSCsfromneonatalrats.ethodsiocamuswasisolatedfromneonatalSDratsandNSCswereculturedinserum M H pppimmunohistochemicalfluorescence.TheroliferationofNSCswasfreemedium.NestinexressioninNSCswasdetectedb ppy anddoubleromodeoxuridine(5rdU)incororationassaarkedimmunofluorescence.Thedifferbbothof5assessedb --B-m- ypyy ,thedifferentiatedNSCsantibodiesofneuronntiationofNSCswasinduced.Toidentifcificenolase(NSE)andantibodese --yp
owithimmunohistochemicalfluorescencestainin.flialfibrillaracidicrotein(GFAP)wereemloedresectivel ygppypygy Resultsmassofneuroshereswereobtained.ThoseNSCscoulddifferentiateintoneuronsandastroctes.onclusions A Cpy,,rhefetalratNSCsaresuccessfullobtainedwhichhavethecaacitiesofroliferationselfenewandluriotentialit.- T ppyppy
,thefoundationforthebasicandclinicalresearchinvitro.Thecoulddifferentiateintoneuronsandastroctesla yyy
:;;;Kewordseonatalratneuralstemcellscellcultureimmunohistochemistr n yy
h 由围生期缺氧所致的缺氧缺血性脑损伤(-y
,是世界新生儿oixicschemicbraindamaeHIBD)- pg死亡和婴幼儿致残的的主要原因,在全球足月儿和早产儿中,由HIBD引起的新生儿死亡率达
[]
新生儿期缺氧缺血是导致患儿脑损伤的重3%1,2
2]
。到要原因,可以引起运动障碍,认知缺陷和惊厥[]43-,目前为止除了亚低温和促红细胞生成素之外[还
NSCs是一类能够长期自我更新的多能干细
胞,并在一定条件下具有分化的多潜能特性,可以形成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。NSCs的分布具有较大的普遍性,到目前为止,已经从鼠类和人脑的海马、皮层、嗅球、纹状体以及第三、四脑
[]室、中脑、间脑等部位中分离培养出NSCs6-9。本实
,诱导分化及免疫细胞化学鉴验通过体外培养NSCs定等技术,为进一步了解和探索NSCs的生物学特性和相关作用机制提供了良好的实验平台。1 材料和方法1 材料1.
体重1.1.1 实验动物 新生1d清洁级SD大鼠,
,(军)动物许可证号S由约8~1200gCXK00704-(--。北京军事科学院提供)
)单克隆抗体1.2 试剂 兔抗大鼠巢蛋白(estin1.n)),,(小鼠抗大鼠BantardU单克隆抗体(hemiconsc,小鼠抗大鼠N细胞基础培SE单克隆抗体(bcam)a/新生小牛养基DMEMF12、B27、N2、bFGF、EGF、
没有随机对照临床试验证实某种治疗方法对新生儿具有促进神经发生的作用。因此,如何对HIBD进
行早期有效干预治疗以控制病情发展及防止其后遗症的发生,成为目前国内外研究的热点。目前的研,)移植究表明,神经干细胞(euralstemcellsNSCsn 和诱导自身的NSCs分化有希望成为治疗HIBD新
5]
。手段[
【,作者简介】王钰(女,硕士学位,研究方向为新生儿脑损伤的9861-)临床与基础研究。
:【通信作者】尹晓娟,ailinxiaouan63.comE-m@1yyj
32中国儿童保健杂志2014年01月第22卷第1期 CJCHCJAN.2014,Vol22,No.1
,血清(小鼠抗大鼠GibcoBRL)FAP单克隆抗体,GITC标记的羊抗小鼠IRITC标记的羊G二抗,FTg抗兔IP通用抗体试剂盒,AB试剂盒均G二抗,SDg由北京中杉金桥生物公司提供,5-溴脱氧尿甘嘧啶(,)(,B2d8试5romo'eoxuridineBrdU)imacksc----yg
剂由碧云天公司提供其它试剂为国产分析纯。2 方法1.
2.1 SD乳鼠海马组织分离 脱颈处死24h内1.新生S超净台上D大鼠,5%乙醇浸泡消毒5min,7参照取脑,迅速放入冰浴的盛有Dhank's的平皿中,-老鼠解剖图谱剔除脑膜和血管,取出海马组织,用加入hank's液清洗三遍后将组织尽可能剪碎,D-吹打后加入胎牛血25%的胰蛋白酶消化15min,0.
/清终止消化,用200目筛网过滤,00rmin离心810 ,弃上清,管底的白色沉淀即单细胞悬液。用台inm
盼蓝拒染法进行活细胞计数。
2.2 NSCs培养 将所获得的单细胞沉淀用血1.
清培养基重悬,培养24h后去除表面漂浮的死细、、胞,并换为含有B27(1∶50)2(1∶100)GF20NE//nmL、bFGF20nmL、1%牛血清白蛋白的gg
5//(无血清培养基培养,按5×1DMEMF121∶1)0每瓶4mmL的密度接种于25mL培养瓶中,L,
每2~3d根据细胞生长情况37℃,5%CO2中培养,半量换液,5mm培养皿中5~7d部分细胞接种于3,用于免疫细培养(内含多聚赖氨酸包被的盖玻片)胞化学检测,部分进行传代。
2.3 诱导细胞分化 将传代培养的神经球收集1.
离心,更换为1接种到30%血清培养基,5mm培养,皿中(内含多聚赖氨酸包被的盖玻片)7℃、5%3收集长有细胞的盖CO~3d后,2条件下静置培养1
玻片行免疫细胞化学检测。
2.4 免疫细胞化学鉴定NSCs及诱导分化的细1.
;胞 取出长有细胞的盖玻片,BS漂洗2×2minP,4%多聚甲醛处理10minPBS漂洗3×2min;
10.5%TxitonX00处理20min,PBS漂洗3×2- ;;血min3%H2O5min,PBS漂洗3×2min2处理1
清封闭2加一抗(0min;FAP1:50;NSE1∶100,G ,阴性对照用P放入湿盒Nestin1∶100)BS代替, 7°C孵育1~2h或者4°C过夜,BS漂洗3×23P;二抗孵育2阴性对照用正常羊血清代min0min,
;辣根酶标记链酶卵白素工作替,BS漂洗3×2minP,;液孵育2封0minPBS漂洗3×4minDAB显色,片,镜下观察并摄片。
2.5 免疫荧光Nestin+BrdU双标鉴定NSCs增1.
,/殖 取出N加入B共同培养2SCsrdU(5mmL)4g
放入培养皿或培养板中(内含多聚赖氨酸包8h,~4
被的盖玻片)孵育2~4h。取出已经接种好细胞的盖玻片,BS漂洗2×5min;4%甲醛处理10min,P;1PBS漂洗2×5min0.5%TritonX00处理45-
;min,PBS漂洗2×5min2NHCL变性30~45min,;,封闭2PBS漂洗3×5min0minPBS漂洗2×5
,加一抗(estin1∶100,BrdU1∶100)min;4℃冰箱N。加过夜或者37℃孵箱1~2h,PBS漂洗5×5min2抗(FITC标记的羊抗小鼠IRITC标记G二抗、Tg
的羊抗兔I稀释液,均按1∶2阴性00稀释,G二抗)g对照用正常羊血清代替二抗,7℃孵育1~2h;PBS3漂洗5×5m封片,激光共聚焦摄片。in;2 结 果
1 NSCs原代和传代培养 倒置相差显微镜下2.
大部分细胞为单个观察发现:SCs在最初接种时,N圆形的细胞,悬浮生长,折光性较强。2~3d可见2这些细胞成圆形,亮球~5个细胞组成的细胞团,
状。4~5d可见神经球数量急剧增多,聚集成簇,此时神经球直径可增加到几百微米,由数百个细胞构成。传代细胞形态与原代细胞相似,传代培养1d后细胞呈现早期分裂增殖的现象,随后聚集成簇,生长速度加快,经3~5d即可见数十个细胞聚集成球,产生大量的克隆细胞球,可再次传代处7d的培养,
理。传代后的细胞形态较原代细胞规则,生长稳定,形成神经球的比率大于原代细胞,但随着传代次数的增加,细胞的生长速度逐渐减慢,形成神经球的比率也逐渐降低。见图1。
)A鼠原代初始培养细胞(×100 注:
)00×2 B鼠原代细胞第3d生长的神经球()00×4 C鼠原代细胞第5d生长的神经球()00×4 D鼠传代细胞第7d生长的神经球(
SCs原代和传代培养 图1 N
i.1 Primarandassaedevelomentfrom NSCsofrat F ypgpg 2 NSCs诱导分化 悬浮生长的NSCs在更换为2.
中国儿童保健杂志2014年01月第22卷第1期 CJCHCJAN.2014,Vol22,No.1 33
10%血清培养基后不久即可见大部分细胞开始贴壁生长,细胞团边缘伸出大量突起,随着细胞的生长,突起向外呈放射状延伸,并交错成网状,分化的细胞呈。梭形、锥形、星形、多角形、并伸出长的轴突。见图2
10]
已经证实,先用血无血清培养基培养。历俊华等[
清培养基预培养可以加快N提前SCs的聚球速度,
收获NSCs球。至于血清预培养加速NSCs聚球原因目前尚不清楚,主要考虑与血清中的某些成分可加速N但具体机制还需要SCs的表面粘附性有关,进一步研究。
对培养条件的SCs是一类比较特殊的细胞,N
要求比较严格,本实验体外培养原代NSCs的培养//、基成分为:F12、bFGF(20nGF(20mL)EDMEMg(/、、、白蛋白及青链21∶100)27(1∶50)nmL)NBg霉素,其中NSCs在细胞因子N2、B27、EGF、bFGF添加剂的作用下可以持续分裂增殖,具有很强的自我更新能力。bFGF和EGF是促进NSCs增殖的最常用的生长因子,它们具有丝裂原的作用,能够促进分裂并可以缩短群体倍增的时间。SCs的生长、N
有研究表明,单一使用即可明显地促进大鼠NSCs的增殖分裂,联合使用EGF和bFGF对促进NSCs的增殖具有较强的协同作用,比单独应用有明显的
11]
。培养N差异[SCs时加入bFGF和EGF或是灭
)A鼠NSCs诱导的分化细胞(×200 注:
)SCs诱导的分化细胞(×400 B鼠N
SCs诱导分化 图2 N
i.2 Inducindifferentiationfrom NSCsofrat Fgg
2.3 NSCs增殖及诱导分化鉴定 Nestin蛋白在
SCs胞浆中表达,SE蛋白在神经元细胞胞浆中NN表达,FAP蛋白在星形胶质细胞胞浆中表达,ABGD染色时阳性表达细胞胞浆被染成棕黄色;rdU在增B免疫荧光染色时B殖状态NSCs细胞核中表达,rdU阳性表达细胞细胞核成绿色,表明细胞处于增殖状态;若细胞胞estin+BrdU免疫荧光双标染色后,N浆染成红色、细胞核染成绿色则表明NSCs处于增殖状态。阴性对照组均未被染色。见图3。
活的血清可以使巢蛋白表达阳性的细胞从44.1%
[2]
。E上升到62.5%1GF和bFGF不仅具有促进细
胞增殖的作用,对细胞分裂也有一定的效果,但只要调整适合的浓度,FGF和EGF就可抑制细胞分化,b转向促进细胞增殖的作用。B27是一种神经营养添加剂,主要含有必需脂肪酸、抗氧化剂和维生素等成分,是无血清培养基的理想添加剂之一。该培养基中不含血清成分,对分化的细胞起到抑制作用,使非从而提高培养细胞的纯度。SCs最终走向死亡,N
分离2 NSCs分离方法的选择 NSCs培养中,3.
13],但单细胞的方法有酶消化法和机械分离法两种[
这两种方法却各有利弊,消化细胞所用的胰蛋白酶虽然可以有效地断开细胞间的连接,但却破坏了细胞表面的受体,损伤了细胞的增殖和分化潜能;此外消化效果也会受消化酶的消化时间、浓度和温度等
)A鼠传代NSCs培养7d阳性表达细胞(AB,×400D 注:
)SCs分化3d后GFAP阳性表达细胞(AB,×400D B鼠N
)SCs分化3d后NSE阳性表达细胞(AB,×400D C鼠N
SCs培养7dNestin+BrdU阳性表达细胞 D鼠传代N)(RITC+FITC,×400T
因素的影响,消化时间的延长可能会大大减少NSCs的数量,这些因素是难以把握的;机械分离法虽不会有这些生物损伤,但也存在着不可避免的问题,如吹打的力度和次数,同样影响细胞分离的效果,过小会导致细胞不易分散,过大易使细胞产生机械损伤。悬浮成球生长,并且随着时SCs在培养的过程中,N
间的延长,神经球直径逐渐增大,而神经球内部的细
4]1
当胞营养摄取越来越少,逐渐变黄。有文献报道[
SCs增殖及诱导分化鉴定 图3 N
i.3 Identifofreroducinandinducindifferentia F- ypggg ionfrom NSCsofratt
3 讨 论
3.1 NSCs培养条件的选择 以往的NSCs培养中
通常第一天直接采用无血清培养基培养,本实验第再换为一天先采用10%血清培养基预培养24h后,
神经球直径长至1球心会因营养缺50~200μm时,
乏而出现坏死的细胞,此时,若不及时消化或传代,会导致神经球内大量细胞死亡。原代细胞培养过程
43中国儿童保健杂志2014年01月第22卷第1期 CJCHCJAN.2014,Vol22,No.1
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中,细胞结构较为松散,随着传代次数的增加,传代培养中的神进经球结构愈发致密,较难分离,考虑到以上方面,本实验则选择两种方法共用的消化方式,对于原代结构较松散的细胞则采用机械吹打法,对于传代中不易消化的神经球则采用低浓度胰酶消化和机械吹打相结合的方式分离细胞,即选用0.25%胰蛋白酶消化,联合机械吹打法,这样可以尽量减少两种分离方法对细胞的损伤。
3 NSCs增殖分化的鉴定 NSCs的鉴定方法主3.
要是通过细胞标记物检测,estin是NSCs最常用N的的特异性神经抗原,属第Vestin又称巢蛋白,IN类中间丝蛋白,分布于细胞质,是哺乳动物的主要细胞骨架蛋白。有研究认为Nestin参与了神经突的生长及神经与靶细胞建立联系的过程,其表达具有特定的时序性
[15]
,该蛋白仅在胚胎早期的神经上皮
表达,一旦神经前体细胞开始分化,estin便停止表N达,本文对体外分离培养的NSCs进行NestinDAB 染色,可见细胞集落的大部分细胞均被染成棕黄色。,B2dromo'eoxuridineBr55-溴脱氧尿嘧啶核苷(----y
,为胸腺嘧啶的衍生物,可在DdU)NA合成期(S期)发挥作用,但由于该抗体分子量大,检测前需用暴露抗原识别位点,使其在细胞L使DNA变性,HC
增殖期代替胸腺嘧啶掺入正在复制的DNA分子中,只要细胞为活体细胞,这种BrdU就会在胞核的根据这一原理行NNA中长期存留,estin+BrdUD
免疫荧光双标检测,结果Nestin标记的NSCs呈红色荧光,证实rdU标记的细胞核呈绿色荧光,BSCs具有增殖功能。当加入血清培养基后,SCsNN在血清的诱导下很快分化,本实验通过免疫细胞化神经元标记物)学检测,证明分化的细胞为N阳SE(星形胶质细胞标记物)性表达的神经元和G阳FAP(性表达的星形胶质细胞,以上鉴定结果直接或间接表明我们所培养的NSCs具有增殖分化的潜能。
目前临床已将NSCs用于治疗新生儿缺氧缺血性脑病等缺血缺氧性脑损伤性疾病
[]1167-。通过
在临床上具有广泛的前景。SCs移植治疗HIBD,N
[8]
研究发现Nill等1SCs之所以能成为神经系统A V疾病细胞治疗的良好的种子,主要是因为细胞NSCs高表达端粒末端转移酶,能保持稳定的分化能力、有丝分裂潜能和神经元形成等能力。神经干细胞体外培养已经成为国内外研究的热点,为进一步基础和临床研究奠定了基础。
参考文献
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emCR52rientalellesearch,004,294:55966.- -p收稿日期:01013682--本刊网址:cchc.netwww.j
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