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作为一种成体干细胞,脂肪间充质干细胞(ASCs)具有多向分化潜能、来源方便、安全性好、便于自体移植,给患者带来痛苦小等优势,因此临床应用价值巨大。然而,目前脂肪间充质干细胞在分离培养、分化方向的控制上还存在诸多问题,例如脂肪间充质干细胞的分离和培养方法和手段有很多未确定因素,这严重影响获得质量可靠并足够量的干细胞;在脂肪间充质干细胞向神经细胞分化的控制上,通常采用具有细胞毒性的化学分子进行诱导,且诱导分化效率不高;此外,间充质干细胞对动物神经修复的相关技术也需要突破。本论文围绕这些问题,针对脂肪间充质干细胞分离和培养的关键环节、miRNA调控脂肪间充质干细胞向神经细胞分化以及对神经修复作用等方面展开研究,取得如下创新性研究成果: 1、建立了从SD大鼠的腹股沟皮下脂肪组织分离和培养间充质干细胞的技术体系,通过多项鉴定方法验证了其干细胞属性,并从腹内大网膜脂肪组织中分离出脂肪间充质干细胞,这为脂肪间充质干细胞提供了新的来源。为了评估培养环境对脂肪干细胞的影响,系统研究了常规培养体系中促干细胞增殖的添加物生长因子(碱性成纤维生长因子bFGF和表皮生长因子EGF)的作用。结果表明:培养体系中添加微量的生长因子在刺激干细胞分裂和增殖的同时会影响细胞内干细胞标志物的表达(Oct4表达下降,Sox2、Klf4表达上升等)以及抑制向骨细胞方向分化,并且向神经元细胞和星形胶质细胞的分化的调节能力不同。 2、通过高通量测序技术获得了脂肪间充质干细胞向神经细胞分化的miRNAs表达谱,并系统地分析了miRNAs表达谱,筛选出表达差异比较明显的miRNAs以及KEGG中可能参与脂肪间充质干细胞向神经细胞分化的信号通路,确定了miR-218在Wnt信号通路和MAPK信号通路上参与干细胞向神经细胞分化的调控过程。 3、深入研究了miR-218在脂肪间充质干细胞向神经分化中的作用规律。结果表明,在单独过表达miR-218情况下,脂肪间充质干细胞没有向神经细胞分化,但添加了微量bFGF的培养液来持续培养脂肪间充质干细胞一段时间后,脂肪间充质干细胞表达了神经元细胞标志物Tuj,说明bFGF和miR-218在促进脂肪间充质干细胞向神经细胞分化的过程中具有协同作用规律。进一步研究还显示bFGF提高了细胞内MAPK信号通路,bFGF和miR-218时序性的添加抑制细胞内的Wnt经典信号通路(Wnt/β-Cantenin),而Wnt非经典信号通路(Wnt/Ca+)被激活。我们首次证明,bFGF发挥“预诱导”和miR-218通过调控Wnt通路随后促进神经分化,这种现象展现了bFGF和miR-218调控脂肪间充质干细胞向神经元细胞分化过程的“时序性”作用规律,有助于更精确地理解干细胞的分化过程,并对其进行控制。 4、探讨了脂肪间充质干细胞对神经损伤的修复能力。将PHBV纳米纺丝和脂肪间充质干细胞分化的神经细胞共同组合成复合神经修复管结构植入大鼠坐骨神经缺损模型中,通过行为观察、运动学定量检测、组织学检测来评估神经缺损部位的修复效果。结果表明,由脂肪间充质干细胞分化得到的神经细胞可以促进坐骨神经缺损的修复,取得了较好的神经修复效果。