胶质细胞神经营养因子诱导骨髓间充质干细胞向功能性神经元分化的机制

作者：朱雪芬; 黄成; 丁健; 戴永平; 刘元兵; 乐礼祥; 王亮亮; 杨建东^*

来源：中国组织工程研究, 2021, 25(07): 1019-1025.

• 干细胞
• 骨髓间充质干细胞
• 神经元
• 因子
• 突触
• 轴突
• 通路

背景:胶质细胞神经营养因子在诱导骨髓间充质干细胞体外定向分化及促进神经元轴突再生过程中起到重要作用。目的:观察过表达胶质细胞神经营养因子基因诱导骨髓间充质干细胞向神经元样细胞分化情况,检测分化后细胞突触功能及Wnt信号通路组分表达,初步探索骨髓间充质干细胞向成熟神经元分化机制。方法:分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,分为重组腺病毒载胶质细胞神经营养因子基因转染组(Ad-GDNF-BMSCs)、腺病毒转染对照组(AdBMSCs)及未转染对照组。Q-PCR检测各组骨髓间充质干细胞中胶质细胞神经营养因子基因相对表达量,免疫荧光技术检测各组细胞中β-catenin、cyclin D1、NeuN及MAP-2表达。高K+刺激诱导分化后细胞去极化反应,FM4-64标记分化后细胞突触囊泡活动。结果与结论:①腺病毒载目的基因转染对骨髓间充质干细胞增殖无显著负面影响,转染后可有效促进骨髓间充质干细胞持续、高水平表达内源性胶质细胞神经营养因子基因;②在胶质细胞神经营养因子基因诱导作用下体外培养3 d,骨髓间充质干细胞可表达神经元特异性蛋白NeuN,且在细胞胞质中检测到β-catenin蛋白表达;体外培养7 d后,骨髓间充质干细胞表达成熟神经元标记蛋白MAP-2,细胞胞体皱缩明显,胞体周围出现神经元轴突样结构,并在细胞胞质中检测到β-catenin、胞核中检测到cyclin D1表达,而Ad-BMSCs组及未转染对照组未见NeuN、MAP-2、β-catenin、cyclin D1表达且细胞仍维持梭形形态;③体外培养11 d后,Ad-GDNF-BMSCs组细胞呈现典型的神经元突起或轴突并相互连接成网状结构,可被FM4-64标记显示红色荧光,给予高K+刺激诱发细胞产生动作电位后轴突发生突触囊泡活动,可见FM4-64红色荧光逐渐衰减,同条件下Ad-BMSCs转染组及未转染组细胞未见FM4-64荧光标记的突触囊泡活动;④结果表明,胶质细胞神经营养因子持续诱导作用可促进骨髓间充质干细胞分化为具备突触循环功能的成熟神经元,该作用可能是通过经典的Wnt/β-catenin信号通路进行的。

• 单位
  江苏省苏北人民医院; 如皋市人民医院