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目的:
脑血管疾病是目前危害中老年人身体健康的主要疾病之一, 特别是缺血性脑血管疾病, 大多数患者留有肢体瘫痪、口眼歪斜、语言功能损伤等不同程度的功能障碍, 严重影响患者的生活质量。近年来,进行细胞移植以替代或修复受损的脑组织为治疗缺血性脑损伤开辟了新的途径。
骨髓间充质干细胞(BMSCs)是近年来倍受关注的源于骨髓的细胞群。BMSCs具有多向分化潜能,易于分离和扩增,来源丰富,低免疫源性,可用于异体移植,不存在伦理问题。因此,BMSCs在组织工程、细胞和基因治疗中,尤其是中枢神经系统损伤后的再生修复中具有广阔的应用前景。
根据中医 “肾生精,主骨生髓,通于脑”理论,补肾中药对于改善中枢神经系统的功能将具有明显优势。本实验以Wistar大鼠为研究对象,在用线栓法制作大鼠大脑中动脉缺血(MCAO)模型,通过尾静脉注射移植用维甲酸(RA)及各类补肾中药血清诱导的BMSCs到大鼠体内,观察所移植的BMSCs进入大鼠体内后向脑缺血区迁移,及在脑微环境作用下继续分化的结果。观察不同补肾法(补阴、补阳、阴阳双补)及其相应中药代表方(左归丸、右归丸、地黄饮子)对BMSCs在体内外向神经元样细胞分化的诱导效应,揭示中医“肾生髓”理论的神经细胞学本质,为中医药及BMSCs在防治神经系统疾病中的应用提供更为充分的科学依据。
方法:
采用贴壁法进行BMSCs的培养、提纯及扩增,并经流式细胞仪进行BMSCs的纯度鉴定,然后用含有地黄饮子、右归丸、左归丸的大鼠含药血清的培养液进行诱导孵育,并于移植前48h用BrdU液进行BMSCs标记。用线栓法制造大鼠大脑中动脉缺血(MCAO)模型的制备,符合纳入标准的模型大鼠随机分为7组,即地黄饮子组、右归丸组、左归丸组、维甲酸组、单纯细胞组、模型对照组及维甲酸组。各治疗组于术后24h经尾静脉注射相应含药血清诱导的BMSCs细胞悬液。
移植后进行大鼠的一般情况、体重变化等的观察,并于7天、14天两个时间点取大脑标本,进行HE染色,并用免疫组织化学方法进行神经元特异性烯醇酶(neurone specificenolase, NSE)、神经巢蛋白(Nestin)、神经胶质酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)及Brdu阳性表达细胞的双重染色。进行双标细胞的统计并计算分化率。
结果:
术后 1d时大鼠毛色不泽,精神差,多卧少动,不能主动觅食饮水,体重下降较明显,进行BMSCs尾静脉注射后,未出现明显反应;3d后,大鼠开始主动觅食、饮水,体重停止下降,逐渐开始恢复;7d时体重恢复并略超过造模前水平,但各治疗组与模型组比较,差异没有统计学意义(P>0.05); 14d大鼠整体状况好转,体重较7d增加明显,与模型组比较,各治疗组大鼠死亡率及体重变化率有降低趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。
HE染色显示,与假手术组比较,两个时间点模型组大鼠脑组织病理损伤严重,水肿明显,受损神经细胞多,差异有统计学意义(P<0.05); 7d时各治疗组病理损伤与模型组相比,无明显统计学差异(p>0.05);14d时各个治疗组神经细胞病理损伤较模型组减轻,差异有统计学意义(P<0.05)。各14d组大鼠脑组织病理改变较其7d组程度有所减轻,差异有统计学意义(P<0.05)。
免疫组化检测结果显示,各治疗组7d及14d组大脑缺血区边缘可见有较多量的Brdu标记细胞, 散在分布,并且部分细胞阳性表达Nestin, NSE或GFAP。与单纯细胞组比较,地黄饮子组、左归丸组及维甲酸组Nestin /Brdu双标阳性表达率增高,差异有统计学意义(P<0.05);地黄饮子组及维甲酸组NSE /Brdu双标阳性表达率增高,差异有统计学意义(P<0.05); GFAp/Brdu阳性表达率在左归丸组及维甲酸组最为显著,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1. 贴壁法培养纯化BMSCs的效果理想,可在短期内获取移植所需的骨髓间充质干细胞;经静脉移植BMSCs的方法操作简单易行,移植途径可取。
2. 所移植的BMSCs可以到达缺血部位,并能在缺血边缘区存活,阳性表达NSE、Nestin、GFAP,提示其可能向神经干细胞、神经元细胞及神经胶质细胞分化。
3. 阴阳双补类代表方地黄饮子可促进BMSCs高表达Nestin和NSE,表明其可能有促进BMSCs向神经干细胞及神经元细胞分化的作用;补阴类代表方左归丸可促进BMSCs高表达Nestin和GFAP,表明其可能有促进BMSCs向神经干细胞及神经胶质细胞分化的作用。补阴类及阴阳双补类中药均优于补阳类,这也可能是补阴类及阴阳双补类补肾中药用于治疗脑中风后遗症的机制之一。