低氧对 MSCs 增殖和分化的影响

摘要： 间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是具有自我更新、 多向分化和强可塑性的细胞, 具有分化为血液、 骨、 软骨、 脂 肪、 肌肉、 表皮、 上皮、 神经等组织的潜能, 受到再生医学研究的关注。目前已有研究表明将 MSCs 移植到多种损伤组织中都能改 善损伤组织的功能。文章在简要回顾了低氧环境对 MSCs 增殖和分化的研究内容和有关理论争论基础上重点介绍了缺氧诱导因 子 （ HIF ）通路对 MSCs 增殖和分化的影响。文章阐述了低氧环境对 MSCs 向成骨,成软骨,成脂及成神经元方向分化的影响。 由于 人体组织内生理条件下的氧张力远远小于大气中的氧张力 （21% ）, 采用低氧培养 MSCs 的研究方法得出的结论将更加贴近实际 MSCs 在人体内的增殖、分化情况。因此研究 MSCs 在低氧张力环境中增殖、分化的能力将为 MSCs 能成功移植到体内并发挥作 用提供保障。     

低氧对MSCs增殖和分化的影响

间充质干细胞（mesenchymal stemcells, MSCs）是具有自我更新、多向分化和强可塑性的细胞,具有分化为血液、骨、软骨、脂肪、肌肉、表皮、上皮、神经等组织的潜能,受到再生医学研究的关注。目前已有研究表明将MSCs 移植到多种损伤组织中都能改善损伤组织的功能。文章在简要回顾了低氧环境对MSCs增殖和分化的研究内容和有关理论争论基础上重点介绍了缺氧诱导因子（HIF）通路对MSCs 增殖和分化的影响。文章阐述了低氧环境对MSCs向成骨,成软骨,成脂及成神经元方向分化的影响。由于人体组织内生理条件下的氧张力远远小于大气中的氧张力（21%）,采用低氧培养MSCs 的研究方法得出的结论将更加贴近实际MSCs在人体内的增殖、分化情况。因此研究MSCs 在低氧张力环境中增殖、分化的能力将为MSCs 能成功移植到体内并发挥作用提供保障。     

胍丁胺通过AMPK途径诱导间充质干细胞的凋亡

间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)具有强大的组织再生修复及免疫调节功能,广泛应用于损伤性和免疫相关性疾病的治疗,但其过早凋亡会降低临床疗效,且机制不明。研究发现,胍丁胺(agmatine, AGM)可通过抑制一氧化氮(nitric oxide, NO)生成发挥抗炎功能,对脓毒症小鼠具有保护效应。移植MSCs治疗脓毒症也是一种有效的治疗方式,但二者是否存在相互作用及AGM是否影响MSCs生存却未见报道。该研究旨在探讨AGM对MSCs生存的影响及其分子机制。研究MSCs之前,该研究通过检测细胞表面marker(CD29、CD34、CD44、CD45、CD90和CD105)及三系分化(成脂、成骨、成软骨)对其进行了鉴定。为了深入探究AGM对MSCs的作用,使用流式细胞术检测AGM处理后MSCs的凋亡率(Annexin V)以及Western blot检测经AGM处理后MSCs的凋亡相关信号通路蛋白p-AMPK、p-mTOR、p-S6K1、Cl-Caspase3的表达水平。之后进一步添加AMPK siRNA检测AGM诱导MSCs凋亡的分子机制。结果显示, AGM在体外以剂量依赖性的方式,通过抑制mTOR信号通路诱导AMP活化蛋白激酶(AMPK)活化,导致凋亡相关蛋白表达上调,从而介导MSCs凋亡。而AMPK siRNA处理能明显恢复mTOR通路,并抑制AMPK活化,使凋亡相关蛋白表达降低,进而减弱AGM诱导的凋亡效应。该文揭示了AGM可通过AMPK途径诱导MSCs的凋亡。     

Snail基因修饰对骨髓基质干细胞骨架结构稳定作用及促迁移和对无血清培养诱导细胞凋亡的保护作用研究

转录因子Snail是调控肿瘤细胞迁徙转移的重要调控分子,基于干细胞与肿瘤细胞分子机制的重叠性,提出通过借鉴肿瘤细胞迁移的相关机制以用于提高骨髓基质干细胞向缺氧受损组织迁移能力的假设和研究思路,探讨Snail基因在人骨髓基质干细胞(MSCs)中的转染和表达情况,及转染后对基质干细胞促迁移作用、骨架结构的稳定作用及对无血清培养诱导细胞凋亡的保护作用。密度梯度离心法及细胞体外培养分离纯化人骨髓MSCs,脂质体法将重组表达载体pCAGGSneo-Snail-HA转染MSCs,G418筛选稳定表达,流式细胞仪检测MSCs表面抗原,采用免疫荧光染色技术检测转染后MSCs报告基因HA及目的基因Snail表达,Transwell细胞迁移实验和Western-blot评估细胞迁移能力和检测有关细胞信号转导通路分子水平变化,荧光染色分析细胞骨架,Sub-G1凋亡峰流式细胞仪检测细胞凋亡率并评估细胞抗凋亡能力。经流式细胞仪选择检测分离纯化扩增MSCs表面分子特点为CD34(-)/CD29( ),Snail及报告基因在转染后MSCs呈阳性表达,Snail质粒转染MSCs(MSCs-Sna)较对照空质粒转染MSCs(MSCs-neo)细胞迁移率增加(P<0.05),PI-3K信号通路特异性抑制剂Wortmannin能显著抑制此迁移率的增加,无血清培养72h后,MSCs-Sna凋亡率较MSCs-neo低(P<0.05)。经Snail基因转染,MSCs迁移能力、骨架结构的稳定性及在无血清培养环境中抗凋亡能力增加。     

Snail基因修饰对骨髓基质干细胞骨架结构稳定作用及促迁移和对无血清培养诱导细胞凋亡的保护作用研究

转录因子Snail是调控肿瘤细胞迁徙转移的重要调控分子,基于干细胞与肿瘤细胞分子机制的重叠性,提出通过借鉴肿瘤细胞迁移的相关机制以用于提高骨髓基质干细胞向缺氧受损组织迁移能力的假设和研究思路,探讨Snail基因在人骨髓基质干细胞（MSCs）中的转染和表达情况,及转染后对基质干细胞促迁移作用、骨架结构的稳定作用及对无血清培养诱导细胞凋亡的保护作用。密度梯度离心法及细胞体外培养分离纯化人骨髓MSCs,脂质体法将重组表达载体pCAGGSneo-Snail-HA转染MSCs,G418筛选稳定表达,流式细胞仪检测MSCs表面抗原,采用免疫荧光染色技术检测转染后MSCs报告基因HA及目的基因Snail表达,Transwell细胞迁移实验和Western-blot评估细胞迁移能力和检测有关细胞信号转导通路分子水平变化,荧光染色分析细胞骨架,Sub-G₁凋亡峰流式细胞仪检测细胞凋亡率并评估细胞抗凋亡能力。经流式细胞仪选择检测分离纯化扩增MSCs表面分子特点为CD34(-)/CD29(+),Snail及报告基因在转染后MSCs呈阳性表达,Snail质粒转染MSCs(MSCs-Sna)较对照空质粒转染MSCs(MSCs-neo)细胞迁移率增加(P<0.05),PI-3K信号通路特异性抑制剂Wortmannin能显著抑制此迁移率的增加,无血清培养72h后,MSCs-Sna凋亡率较MSCs-neo低(P<0.05)。经Snail基因转染,MSCs迁移能力、骨架结构的稳定性及在无血清培养环境中抗凋亡能力增加。     

lncRNA Tmevpg1对小鼠自噬和JAK-STAT信号通路关键信号分子表达水平的影响

该文主要研究lncRNA Tmevpg1对小鼠自噬和JAK-STAT信号通路关键信号分子等相关分子表达水平的影响。该研究利用生物信息学分析构建Tmevpg1、JAK-STAT信号通路及自噬互作调控网络;雷帕霉素(rapamycin, Rapa)和氯喹(chloroquine, CQ)构建小鼠自噬模型;通过细胞共培养技术构建Tmevpg1过表达与干扰细胞模型; qRT-PCR(quantitative real-time PCR)检测小鼠脾脏和细胞模型中Tmevpg1等相关分子的RNA水平, Western blot检测自噬相关蛋白、T-bet和JAKSTAT通路关键信号分子磷酸化蛋白表达水平。结果显示, Tmevpg1、IFN-γ、T-bet、STAT1和JAK1在自噬发生的一定时间点内显著上调(P0.001);过表达Tmevpg1后ULK1表达上调(P0.05), p62下调(P0.05), IFN-γ、T-bet、JAK1以及STAT1表达未发生明显改变,而干扰Tmevpg1后IFN-γ、T-bet、JAK1以及STAT1表达减少(P0.05); Western blot结果显示小鼠自噬模型构建成功, T-bet、p-STAT1和p-JAK1表达趋势与m RNA水平一致;过表达Tmevpg1可上调ULK1和LC3-Ⅱ,下调p62,同时干扰Tmevpg1后T-bet、p-JAK1和p-STAT1表达水平下降。该项研究结果表明, lncRNA Tmevpg1和JAKSTAT信号通路对细胞自噬发挥重要调控作用。     

gas6基因修饰小鼠骨髓间充质干细胞的构建及鉴定

目的:制备携带生长停滞特异性基因6(gas6)的慢病毒,并构建和鉴定稳定表达生长停滞特异性蛋白6(GAS6)的小鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)。方法:采用全骨髓贴壁法分离培养MSCs,用流式细胞术检测MSCs标志分子;根据Gen Bank中小鼠gas6基因序列设计并合成上下游引物,以MSCs提取的m RNA制备的c DNA为模板扩增gas6基因片段,克隆入慢病毒表达载体,获得Lenti-gas6-GFP-zeocin质粒并测序鉴定;采用三质粒包装系统(穿梭质粒p Lenti-gas6-GZ、包装质粒p SPAX2和p MD2.G)包装慢病毒,并验证其表达目的基因情况;将浓缩的慢病毒离心感染第4代MSCs,用吉欧霉素(zeocin)筛选培养后获得稳定表达GAS6的MSCs,采用流式细胞术检测其阳性率以及表面标志分子表达情况。结果:构建了携带gas6基因的慢病毒,建立了gas6基因修饰的MSCs。结论:慢病毒载体可介导gas6基因在小鼠MSCs中过表达,且不会干扰MSCs的生物特性,为进一步研究gas6基因修饰的MSCs的治疗作用奠定了实验基础。     

Notch信号在盐酸法舒地尔诱导大鼠骨髓间充质干细胞向神经元分化过程中的作用

目的:探讨Notch信号通路在盐酸法舒地尔诱导大鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)向神经元分化中的作用。方法:实验分为未转染组、转染组(转染Rn-Notch1-siRNA)、阳性对照组(转染Rn-MAPK-1 Control siRNA)及阴性对照组(转染Negative Control siRNA)等4组。采用盐酸法舒地尔诱导大鼠MSCs分化为神经元。倒置荧光显微镜下观察MSCs转染后荧光表达情况;RT-PCR检测Notch1、Hes1和MAPK1 mRNA的表达变化;免疫细胞化学法检测Notch1、神经元烯醇化酶(NSE)、神经微丝蛋白亚单位(NF-M)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达变化;MTT方法检测细胞存活率。结果:①siRNA转染72h,MSCs荧光表达最强,转染率可达91.3%±4.2%;同时,转染组MSCs的Notch1和Hes1 mRNA转录下降(P0.05);MTT提示转染组细胞存活率也显著减少(P0.05)。②盐酸法舒地尔可以诱导MSCs向神经元分化,其中以转染组诱导效果最佳,NSE、NF-M的表达率显著的高于其它各组(P0.05)。结论:盐酸法舒地尔在诱导大鼠MSCs向神经元分化过程中,可能存在Notch信号通路与RhoA/Rho激酶通路信号的协同作用,共同促进MSCs向神经元分化。     

恒磁场抑制缺血缺氧条件下大鼠骨髓间充质干细胞凋亡

目的:研究恒磁场对体外缺血缺氧培养条件下大鼠骨髓间充质干细胞(Bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BMSCs) 凋亡的影响并探讨其作用机制.方法:采取大鼠骨髓,以密度梯度离心分离出单个核细胞(MNCs),于体外培养并由牛垂体提取物(PEX)诱导扩增传代培养出骨髓间充质干细胞(MSCs).经形态学和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定后,将骨髓间充质干细胞(BMSCs)在缺血缺氧条件下培养,通过TUNEL检测比较不同组别细胞的凋亡率和蛋白印迹法(western blot)来观察细胞中特定蛋白质的变化.结果:①经形态学观察和流式细胞仪检测MSCs表面标志物鉴定,提示骨髓间充质干细胞培养成功.②缺血/缺氧组与缺血/缺氧+磁场组比较,缺血缺氧组的凋亡率显著性增加,Akt磷酸化水平显著上升(P＜0.05).提示恒磁场可以使PI3K(Phosphoinositide-3kinase)/Akt(ProteinkinaseB,PKB)信号通路被激活而抑制凋亡的发生.结论:恒磁场通过激活PI3K/Akt信号通路抑制体外缺血缺氧条件下培养的骨髓间充质干细胞的凋亡.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism