帕金森病(PD)是人类的一种神经退行性疾病,主要病因是脑内多巴胺神经元的匮乏与功能减退。依据骨髓基质干细胞(BMSCs)具有多向分化潜能、低免疫原性等生物学特性,本研究运用PD大鼠模型,以体外荧光标记的BMSCs或绿色蛋白(GFP)转基因小鼠的BMSCs作为移植细胞,采取多点、多次纹状体立体定位移植的方法,使功能多巴胺神经元的数量或功能恢复,治疗帕金森病。于移植后不同时间在荧光显微镜下追踪受体动物脑片中移植细胞的存活、迁移情况,以免疫组化、流式细胞仪、液相色谱等方法检测NSE、TH等特异细胞表面标志物的表达与相关神经递质分泌的水平,从时间和空间的角度探明细胞移植替代功能性神经细胞或诱导自身细胞恢复的动态规律,分析移植治疗可能的细胞学机制。本研究项目的完成将为人类干细胞移植精确治疗帕金森病提供实验依据,为丰富干细胞资源开创新的途径,对于以干细胞作为外源基因载体的基因治疗研究具有重要的意义。
Rat;Parkinson's Disease;Bone Marrow Mesenchymal Cell;Treatment;Mechanism
帕金森病(PD)是一种常见于中老年人的神经退行性疾病,其病理学特征是大脑内黑质致密带多巴胺能神经元逐步变性、坏死、丢失等,发生震颤性麻痹、运动障碍,严重影响患者的生活质量。目前临床以递质替代的药物治疗为主,不能终止或逆转病程。虽然已有细胞移植治疗的研究,由于其机理不甚清楚、疗效不稳定,妨碍其在临床的推广运用。骨髓间充质干细胞(BMSCs)属于成体干细胞,具有多向分化的潜能,是重要的细胞移植治疗神经退行性疾病的候选细胞。本研究在体外研究BMSCs生物学特性的基础上,利用制备的PD模型大鼠与细胞立体定位移植技术,采用显微组织化学、细胞表面特异标记物、分子生物学等先进方法,开展了细胞移植治疗PD的细胞学与分子学机理的研究。本研究建立了密度梯度离心结合全贴壁法的BMSCs的分离、培养、纯化技术,通过干细胞特异标记物、流式细胞术以及对新发现的表面分子--双唾液酸神经节苷脂(GD2)表达检测等鉴定技术,发现BMSCs传至三代时,纯度可以达99%,完全可以满足移植的需要。研究对传统的采用双点法制备大鼠PD模型进行了改良,建立了单侧纹状体单点注射制备PD模型的技术平台,提高了模型的成功率与稳定性,成功率达到85%。完成了骨髓基质干细胞移植治疗PD效果评估及其机理的实验研究,从行为学、细胞学和分子生物学多层面进行了治疗效果的评估与机理分析。研究结果表明,PD的发生与脑内多巴胺能细胞损伤、多巴胺合成限速酶--酪氨酸羟化酶(TH)表达下降、多巴胺合成减少密切相关,脑黑质区多巴胺能神经营养因子(CDNF)、芳香族氨基酸脱羧酶(AADC)表达减少也是PD发病的主要原因。研究结果提示,以BMSCs移植治疗PD的可能机制是由于外源BMSCs在受体脑内定向分化为神经样细胞,通过重建多巴胺能神经元,增加多巴胺合成通路中的TH、AADC等酶和多巴胺能细胞相关营养因子CDNF的表达,恢复多巴胺水平,改善运动机能。本研究建立的细胞培养、纯化技术,以及优化的PD模型构建方法,对于相关细胞移植治疗神经退行性疾病研究具有重要的借鉴意义;以BMSCs移植治疗PD实验研究,发现的细胞学、相关标志物等蛋白等变化,以及探讨的作用机制分析,为人类进行干细胞移植精确治疗帕金森病的研究和临床应用提供了实验依据,为丰富干细胞资源开创新的途径,进而对以干细胞作为外源基因载体的基因治疗研究具有重要的意义。