MSCs线粒体转移对脑缺血后损伤修复的作用研究

作者：叶伟; 葛忆秦^*; 徐侃

来源：中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2019, 9(03): 173-181.

• 骨髓基质细胞
• 脑缺血
• Miro1
• 线粒体转移

目的探索骨髓基质细胞(MSCs)中线粒体转移在脑缺血后的损伤保护作用。方法采用小鼠骨髓MSCs分离与原代培养方法,培养MSCs并通过流式细胞仪进行鉴定;取出生后第0天(P0)SD幼鼠的皮层,进行原代神经元培养,并进行氧糖剥夺(OGD)处理,将含有线粒体的MSCs培养基(MCM)组和不含有线粒体的MSCs培养基(mdMCM)组与OGD神经元进行共培养,另以未经过OGD处理的神经元(Neuron组)和经过OGD处理的神经元(OGD组)作为对照;通过MitoTracker追踪线粒体,分析线粒体从MSCs向OGD神经元的转移情况;通过检测试剂盒对神经元内ATP含量和神经元活性进行分析;通过对线粒体膜电势检测,分析线粒体的功能;采用Western Blot分析线粒体Miro1蛋白的表达水平;通过MCAO造模和计算梗死体积,分析MSCs移植对脑缺血的保护作用。采用方差分析和t检验进行统计学分析。结果原代培养的骨髓MSCs纯度达到99%以上。取原代培养MSCs的培养基分别去除线粒体(mdMCM)与不去除线粒体(MCM),与OGD神经元共培养,在MCM组,观察到神经元中存在MSCs来源的线粒体;经过OGD处理的神经元,其胞内ATP水平降低至0.634±0.023,给予MCM处理后,神经元胞内ATP水平上升至1.623±0.039,当给予mdMCM处理后,神经元胞内ATP水平降低至0.645±0.011,ATP比率变化的差异具有统计学意义(F=3413.62,P <0.01);经过OGD处理,神经元活性降低至(73.7±1.12)%;给予MCM处理后,神经元活升高到(83.3±1.57)%,当给予mdMCM处理后,神经元活性降低至(72.9±1.25)%,与MCM组相比差异具有统计学意义(F=654.280,P <0.01)。在未经过处理的对照组中,线粒体膜电势丢失1.7%;经过OGD处理后,膜电势丢失70.3%;添加MCM后的OGD神经元,线粒体膜电势丢失44.7%,与OGD组相比,差异具有统计学意义(P=0.036);而添加mdMCM的OGD处理神经元,线粒体膜电势丢失67.7%,与OGD+MCM组相比,差异具有统计学意义(P=0.041)。给予CCCP处理后的阳性对照神经元,膜电势丢失为99.3%。在Miro1表达干预中,空白对照组神经元胞内的ATP平均水平记为1,神经元活性为100%,计算其余各组相对空白对照组的ATP水平和神经元活性。在Miro1高表达组,胞内ATP水平为2.304,与对照质粒组(ratio=1.611)相比,差异具有统计学意义(P=0.034);神经元活性检测中,Miro1高表达组相比对照质粒组(90.4%vs 81.7%),差异具有统计学意义(P=0.040)。在MCAO手术后,小鼠的脑梗死体积达到38.4%,而给予MSCs后的小鼠,梗死面积降低到14.4%,差异具有统计学意义(P=0.004)。结论MSCs来源的线粒体可以向损伤神经元转移,提升神经元胞内ATP水平和神经元活性,降低缺血损伤中小鼠的脑梗死体积。线粒体Miro1蛋白参与了线粒体向神经元转移保护过程。

• 单位
  上海市普陀区中心医院