低氧對(duì)干細(xì)胞增殖和分化作用的研究.pdf

1、氧是生命存在的必要條件，也是細(xì)胞生理功能的一種重要調(diào)節(jié)因子。關(guān)于低氧作用的研究，目前多集中在低氧對(duì)細(xì)胞的損傷和有關(guān)的適應(yīng)機(jī)制方面，而對(duì)低氧在細(xì)胞增殖、分化中影響的研究較少。特別是對(duì)于體內(nèi)胚胎發(fā)生和成年后的一些生理、病理過程中，出現(xiàn)細(xì)胞局部微環(huán)境低氧的情況重視不足。例如在體外干細(xì)胞研究中一般采用常氧條件(20％)，這樣難以反映體內(nèi)的真實(shí)情況。不僅如此，不同類型的干細(xì)胞在增殖、分化能力上有著極大的差別，而它們?cè)诘脱踝饔孟录?xì)胞行為變化的異同，

2、目前尚無人比較。本文就低氧對(duì)干細(xì)胞的增殖和分化作用進(jìn)行了初步研究。 1、低氧對(duì)在體神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化的作用Wistar雄性大鼠(體重160-180g)在分別經(jīng)過3000米低氧(n=6)和5000米低氧(n=6)，每天4小時(shí)，連續(xù)2周處理后，前腦的室下帶(SVZ)和側(cè)腦室旁BrdU標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)目比正常對(duì)照組分別增加了62％和35％：3000米低氧組海馬的齒狀回(DG)區(qū)的BrdU標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)目也明顯增加。在連續(xù)2周低氧后的2周

3、和4周，SVZ和DG區(qū)增殖的神經(jīng)干細(xì)胞并沒有分化為神經(jīng)元(NeuN)或神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(GFAP)，而在海馬的齒狀回區(qū)(DG)BrdU標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量比4周前明顯增多。以上結(jié)果表明：不同部位的神經(jīng)干細(xì)胞對(duì)低氧的反應(yīng)是不同的，它們可能屬于不同的亞群；單純的低氧刺激可促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖，并不影響其分化。 2、低氧對(duì)體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞增殖和分化的作用大鼠神經(jīng)干細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：3％和10％的低氧環(huán)境可明顯促進(jìn)原代培養(yǎng)的神經(jīng)球

4、形成，培養(yǎng)3天后增殖的神經(jīng)球數(shù)目分別為常氧組的1.5和2.4倍。BrdU摻入實(shí)驗(yàn)表明：在低氧環(huán)境中BrdU標(biāo)記的陽性細(xì)胞數(shù)目明顯高于對(duì)照組。用RT-PCR的方法發(fā)現(xiàn)低氧環(huán)境中培養(yǎng)的神經(jīng)前體細(xì)胞中HIF-1a的表達(dá)明顯增多。將在低氧環(huán)境中增殖的神經(jīng)干細(xì)胞進(jìn)行分化，發(fā)現(xiàn)在3％和10％的低氧環(huán)境中培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞與常氧組相比可分化為更多的神經(jīng)元。尤其在低氧(3％)環(huán)境中增殖的神經(jīng)干細(xì)胞，分化后神經(jīng)元細(xì)胞膜鈉-鉀電流大，高于在20％和10％的低

5、氧環(huán)境中誘導(dǎo)分化的神經(jīng)元。 3、低氧對(duì)新生大鼠成肌細(xì)胞增殖的影響成肌細(xì)胞作為基因治療的重要工程細(xì)胞已有廣泛研究。但有關(guān)低氧對(duì)成肌細(xì)胞的增殖作用尚無報(bào)道。首先分離純化了新生大鼠成肌細(xì)胞并以Desmin免疫組化染色鑒定。分別在氧含量3％、10％和20％環(huán)境中培養(yǎng)3天，觀察低氧對(duì)成肌細(xì)胞增殖的影響。結(jié)果顯示：低氧可明顯促進(jìn)成肌細(xì)胞增殖，經(jīng)過3％和10％低氧處理后，成肌細(xì)胞的數(shù)目分別是常氧組的1.5和2.5倍。 4、低氧和C

6、oCl2對(duì)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外增殖的影響人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(hMSCs)是目前臨床應(yīng)用前景最好的成體干細(xì)胞，在這我們觀察了低氧對(duì)其增殖的作用。將一定密度的hMSCs接種培養(yǎng)皿中，分別在氧含量為3％、10％和20％環(huán)境或加入100μM和200μMCoCl2模擬低氧共培養(yǎng)3天，結(jié)果顯示，低氧組和CoCl2組中hMSCs數(shù)量均高于常氧組。流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果也表明，低氧組和CoCl2組細(xì)胞增殖指數(shù)均高于常氧組，差異均具有顯著性(P＜0.05)。

7、以上結(jié)果提示，低氧刺激具有促進(jìn)hMSCs體外增殖的作用。 5、低氧和CoCl2對(duì)小鼠胚胎干細(xì)胞增殖與分化的作用小鼠胚胎干細(xì)胞分別在氧含量3％、10％和20％環(huán)境中培養(yǎng)24小時(shí)或加入50μM、100μM、200μMCoCl2模擬低氧共培養(yǎng)24小時(shí)后，觀察細(xì)胞增殖情況。細(xì)胞記數(shù)法和BrdU摻入后的流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果均表明：?jiǎn)渭兊脱醪⒉挥绊懪咛ジ杉?xì)胞的增殖，氯化鉆處理組與正常對(duì)照組間細(xì)胞數(shù)均無明顯差別。對(duì)低氧誘導(dǎo)因子(HIF-1)的R

8、T-PCR檢測(cè)結(jié)果顯示：HIF-1的表達(dá)也沒有明顯變化。提示低氧對(duì)胚胎干細(xì)胞的增殖沒有明顯影響。 綜上所述，低氧對(duì)多種干細(xì)胞增殖和分化有影響，并可能具有細(xì)胞類型的特異性。就本實(shí)驗(yàn)而言，單純低氧對(duì)胚胎來源干細(xì)胞的增殖沒有作用，而對(duì)多種外胚層和中胚層來源的成體干細(xì)胞的增殖有明顯的影響，主要是促進(jìn)作用。這可能與成體動(dòng)物在某些病理狀態(tài)下，相關(guān)干細(xì)胞增殖、修復(fù)病變組織的啟動(dòng)有關(guān)。當(dāng)然，干細(xì)胞增殖、分化的生物學(xué)行為是一系列內(nèi)外環(huán)境因素綜合