假肥大型肌营养不良症(DMD)是常见的神经遗传病,主要表现为进行性肌肉萎缩无力,至今无特效治疗方法。本研究从正常C57小鼠骨髓分离出间质干细胞(MSC),经扩增、纯化、鉴定后,用逆转录病毒介导,分别将GILZ、GFP转导到MSC中,体外诱导分化为肌肉细胞和脂肪细胞,比较两种细胞的数量和mRNA表达量,以明确GILZ在体外促进MSC向肌肉细胞方向分化。再将MSC-GILZ、MSC-GFP(对照组)经鼠尾静脉注射到DMD模型鼠(mdx鼠)体内。移植后1-6月,比较移植前后mdx鼠的行为学和血清肌酶的变化;并比较骨骼肌的体积、重量、病理以及dystrophin蛋白的表达量,评价骨骼肌损害修复程度。动态观察MSC-GFP在受体体内的迁徙和分化过程,并检测有无移植物抗宿主病的发生。旨在探求GILZ在促使MSC向骨骼肌细胞分化的效率和作用。为DMD的临床治疗提供新的治疗途径。
Duchenne Muscular Dystrophy;GILZ;MMP-1;Bone marrow stem cells;transplantation
杜氏肌营养不良(DMD)是常见的神经遗传病,主要表现为进行性肌肉萎缩无力,至今无特效治疗方法。骨髓间充质干细胞(MSC)是一种多能干细胞,因其本身所具有的天然优势,成为未来细胞移植治疗杜氏肌营养不良(DMD)的一种合适细胞。但MSC移植后向骨骼肌方向分化能力低下是制约移植治疗效果的重要因素。我们首先比较了mdx小鼠和正常C57小鼠骨骼肌微环境,发现mdx小鼠骨骼肌微环境有利于成脂分化而不利于成肌分化,提示mdx小鼠骨骼肌组织中不利于MSC成肌分化的微环境是MSC移植后成肌分化能力低下的一个重要因素。同时,我们还发现,相对于正常C57小鼠来源的MSC,mdx小鼠来源的MSC倾向于成脂分化,而成肌分化能力降低。从正常C57小鼠骨髓分离出MSC,用逆转录病毒介导,分别将GILZ、GFP转导到MSC中。体外实验发现,GILZ 不影响MSC 的正常增殖,GILZ 基因转导后,MSC 向脂肪细胞分化受到抑制,而向肌肉细胞分化增强。其后,我们将GILZ -MSC 和 GFP –MSC分别移植注入到mdx小鼠体内,ELISA检测发现移植后3月和6月,GILZ –MSC组mdx小鼠血清肌酸激酶(CK)水平低于GFP –MSC对照组,提示GILZ-MSC具有更优越的治疗效果。但我们也发现,GILZ-MSC 移植 mdx 小鼠后,其肌肉组织仅少量表达 dystrophin 蛋白,与GFP-MSC对照组比较无明显差异,这些结果表明,虽然体外实验证实GILZ转导可以改善MSC的成肌分化能力,但是MSC移植后所面临的其他问题,如细胞存活、迁移及纤维化屏障问题等削弱了GILZ-MSC成肌分化能力强的优势。另外,我们发现MSC经基质金属蛋白酶-1(MMP-1)处理后,成肌相关蛋白表达上调,且增高程度与MMP-1具有浓度依赖性。提示MMP-1在体外可促进骨髓间充质干细胞向肌肉细胞分化。