以往我们在研究缺氧对小鼠骨髓基质细胞分化的影响时,发现缺氧能够促进骨髓基质细胞中一群宽阔、扁平、个体较大的碱性磷酸酶阳性的细胞比例增加。后来通过改变缺氧浓度、时间和细胞培养条件初步从骨髓细胞中分离、纯化并扩增出这种细胞,其形态均一纯度达99%以上呈克隆式生长,命名为AHC(尚未报道)。同时发现我们采用的缺氧条件影响骨髓细胞中非AHC类型细胞黏附,并抑制它们生长。现在想进一步优化以往分离和纯化的方法,进一步观察缺氧对骨髓造血干细胞和基质细胞黏附分子和凋亡相关基因与蛋白表达的影响,并检测细胞培养上清中SCF和vegf等生长因子水平,阐明缺氧条件下AHC选择性生长的原因。并利用几种缺氧相关基因(HIF-1a、ATF4、vegf等)的敲除小鼠模型,阐明分离AHC时哪种基因发挥重要作用。同时研究AHC的生物学特性、造血调节作用和免疫原性,并建立AHC细胞系,使骨髓成份细胞分离成为能,用于体内外研究。
hypoxia;bone marrow stromal cells;anti-hypoxia cell;heparan sulfate;hyhematopoietic stem cell
骨髓基质细胞中特定成份细胞的分离,成为研究骨髓造血微环境中不同种类细胞在骨髓造血过程中的作用及方式和机制的关卡。然而,骨髓基质细胞是一群混合细胞,而且没有非常特异的标志,使得很难将基质细胞中某种特定的细胞成份单独在体外分离培养。但是,缺氧培养可以使骨髓基质细胞中一群宽阔、扁平、个体较大的碱性磷酸酶阳性的细胞比例增加,我们把这种细胞命名为AHC。在这个项目中我们探讨了不同缺氧浓度对小鼠骨髓中这类耐受缺氧细胞比例的影响,首先观察了正常氧浓度和缺氧浓度(2-4%O2)培养条件下,不同细胞接种密度和传代方式对骨髓基质细胞成份组成的影响,发现在这种缺氧培养条件下,细胞传代消化时间明显延长,细胞间粘附增加,缺氧培养后低密度传代引起细胞凋亡。进一步,证明了缺氧后细胞粘附分子表达增加,透射电镜显示细胞凋亡比例增高。这些研究为我们分离AHC奠定了基础,根据AHC耐受缺氧和高粘附特性,我最终确定了分离、纯化和扩增AHC的培养条件。并采用克隆环的方法进行单细胞传代扩增。而且,发现贴壁后的骨髓基质细胞在同样缺氧条件下不能获得AHC,证明了粘附对于分离AHC的重要作用。 进而,我们鉴定了AHC的特征,发现AHC大部分表达碱性磷酸酶,而髓过氧化物酶阴性,不表达造血相关抗原和内皮细胞的标志。虽然我们没有发现AHC特异性标志,但是它表达较高的粘附分子如CD44、CD29、ICAM和VCAM,这一点同骨髓基质细胞相似。而粘附分子大多是糖蛋白,所以我们研究了多糖化合物乙酰硫酸肝素(HS)的表达,发现AHC表达较高的HS。但是AHC不表达OCT4和REX1等骨髓基质干细胞表达的抗原和基因,在免疫原性方面AHC不表达IA-d,但是表达H2D-d这类MHC II类抗原。 最后我们检测了AHC的功能,发现AHC不能象骨髓基质细胞一样在体外抑制混合淋巴细胞反应,但是,AHC的培养上清液能够增加体外长周期培养中的造血克隆数目,特别是AHC能够增加体外淋巴细胞克隆形成能力。进而,我们利用骨髓中HS失活的EXT1条件性基因敲除小鼠模型,采用骨髓移植的方法,探讨HS在骨髓造血调控中的作用,初步阐明AHC和造血干细胞相互作用来调节骨髓中淋巴细胞的分化和发育是通过HS进行的。AHC的发现和鉴定将有助于深入研究骨髓微观造血调控,并有望用于血液病治疗。此外,我们在肺脏和脐带基质细胞中也发现了类似细胞。