小鼠不同脑区星形胶质细胞小分子诱导转分化和基因表达差异的研究

该文旨在比较小分子化合物诱导小鼠不同脑区星形胶质细胞向神经元转分化的特性,并利用转录组测序技术分析小鼠不同脑区星形胶质细胞的基因表达差异。以新生小鼠皮层和海马的星形胶质细胞作为起始细胞,通过小分子化合物VCR诱导其向神经元转分化,利用免疫荧光染色检测转分化过程中细胞形态的变化以及神经元的比例,通过转录组测序比较两种星形胶质细胞的基因表达差异,并对差异基因进行荧光定量PCR验证及GO富集分析。结果表明,皮层星形胶质细胞经VCR诱导转分化为神经元的能力要显著优于海马星形胶质细胞;转录组测序发现,两种星形胶质细胞有12 658个基因存在差异表达,GO分析结果表明,在皮层星形胶质细胞中高表达的基因更多地参与细胞分裂的过程,推测差异显著基因GAD2、EYA2、GSX2、INSM1以及GNG3是与转分化相关的基因。该研究对星形胶质细胞向神经元转分化的机制研究具有借鉴意义。     

综述与专论: 神经胶质细胞转分化为神经元的研究进展

细胞转分化是通过基因重编程，诱导某种细胞直接转变为另一种细胞，而不经过其他中间状态的过程。神经元丢失是神经系统疾病中常见的病理过程，神经元丢失通常不可逆转，且造成运动、感觉、精神症状。而由于人中枢神经系统神经元再生能力十分有限，仅有部分区域在神经损伤的刺激下能够新生少量神经元。在这样的背景下，将神经胶质细胞（星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质前体细胞）在神经元丢失处原位转分化为功能性神经元并整合进神经网络的治疗性策略，受到了广泛关注。近年来，学者通过在神经胶质细胞中将神经元命运决定的重要转录因子过表达或敲减等手段，成功实现其向神经元的转分化，取得多项重大进展，但由于目前研究手段的局限性、判断标准的分歧性、结果和结论间较难自洽等问题，部分研究成果的结论仍存在很大的争议。本文系统地回顾了神经胶质细胞转分化为神经元的发现与发展历程，总结了神经胶质细胞转分化为神经元的重要发现，并进行讨论与展望。     

NG2-神经元突触联系在NG2细胞增殖分化过程中的变化

NG2细胞是广泛分布于CNS中表达NG2蛋白多糖的一种胶质细胞,也被称为少突胶质前体细胞（oligodendrocyteprecur—sorcells,oPc）。该细胞具有典型复杂的星形形态和长突起围绕于胞体周围,表达电压门控的K＋和Na＋通道、GABAA以及AMPA／红藻氨酸受体并接受神经元突触的信号输入。NG2细胞增殖分化是保证神经元轴突髓鞘化的首要前提,NG2的增殖分化不能仅依靠其自身调控,NG2-神经元突触联系可能也是调控NG2细胞增殖分化的信息中转站。伴随NG2细胞增殖分化神经元轴突的髓鞘化也不断形成,这些过程在围生期表现尤为明显;NG2细胞分化为少突胶质细胞后,其功能上具有”专一性”,所以可能存在NG2．神经元突触联系的作用被削弱的现象。因此,在NG2细胞增殖过程中,NG2细胞保持与神经元之间的功能性突触并将其传递给子代NG2细胞;而在NG2细胞分化的过程中,NG2细胞的突触信号输入迅速减少。NG2细胞不但是一种前体细胞,同时也是一种具有独特功能的胶质细胞,在中枢神经系统中发挥重要作用。本综述就NG2细胞在增殖分化过程中其突触信号的变化以及可能的意义进行阐述。     

Olig2在cuprizone介导的脱髓鞘动物模型中的表达变化

目的探讨Olig2在cuprizone诱导的急性脱髓鞘动物模型中的表达变化规律。方法应用含0.2%cuprizone饲料饲育小鼠,通过调控饲育时间,造成神经脱髓鞘及髓鞘再生,使用免疫荧光染色和实时定量PCR(qRT-PCR)的方法,观察模型髓鞘脱失后及髓鞘再生2周后Olig2、少突胶质细胞碱性髓鞘蛋白(MBP)及星形胶质细胞神经胶质酸性蛋白(GFAP)的表达变化。结果 Cuprizone饲育6周后,动物胼胝体白质内髓鞘脱失严重,在恢复正常饲料后,髓鞘逐渐恢复正常结构。正常小鼠大脑Olig2低水平表达。髓鞘脱失后Olig2、GFAP表达增高,并可见Olig2+/GFAP+细胞,MBP表达明显降低。髓鞘再生2周后Olig2表达降低,MBP、GFAP表达增高。结论 Olig2基因在cuprizone诱导的脱髓鞘模型中的表达变化,提示Olig2可能参与祖细胞向有活性的星形胶质细胞的分化过程,并与胶质瘢痕的形成有关。     

Sox10和Olig2加速人源性诱导多能干细胞向少突胶质前体细胞分化

少突胶质细胞(OLs)有望用于治疗多发性硬化和先天性脑瘫等脱髓鞘疾病.近年来,一些研究者利用人的胚胎干细胞和神经干细胞作为起始细胞来获得少突胶质细胞前体细胞(OPCs).然而,神经干细胞的应用受到其来源的限制;现有的将胚胎干细胞分化为OPCs的方法耗时较长.因此,本研究探讨了一种通过在人诱导多能干细胞中过表达两个转录因子(Sox10和Olig2),从而有效获得OPCs的方法.通过这种方法,可以在14天内获得PDGFRα阳性的OPCs,并在56天内获得O4阳性的OPCs.获得的OPCs在和大鼠(Rattusnorvegicus)皮质神经元共培养时能分化为成熟的少突胶质细胞并包裹轴突形成髓鞘.该研究结果在自体细胞移植领域中具有一定的应用潜力.     

胶质细胞干细胞/前体细胞特性的研究进展

胶质细胞是脑内数量最多的神经细胞,包括星形胶质细胞、少突胶质前体细胞、NG2胶质细胞等多种类型,具有维持神经系统内环境稳态、支持和营养神经元、调控神经信号传导等多种重要功能。近年来,随着研究的深入,越来越多的证据表明某些特定的胶质细胞在一定条件下表现出干细胞的特性,发挥干细胞的功能。例如,在病理损伤条件下,星形胶质细胞和少突胶质前体细胞均会被活化而出现增殖、分化,体外分离培养可自我更新形成神经球。这些活化的星形胶质细胞和少突胶质前体细胞形成的神经球能够被诱导分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元。此外,通过强制性表达外源基因能将星形胶质细胞和NG2胶质细胞转分化为神经元,这可能也是其干细胞特性的一种体现。本文在已有研究的基础上,总结了放射状胶质细胞、少突胶质前体细胞、星形胶质细胞、NG2胶质细胞与其它类型胶质细胞的干细胞特性、干细胞特性形成的条件、它们可能产生的子代细胞以及涉及的分子信号调控通路。深入探讨胶质细胞的干细胞特性及生理功能,有利于促进其在神经系统损伤修复领域的临床应用。     

脑损伤后星形胶质细胞的重编程及意义

脑损伤后神经元的死亡及凋亡使脑组织功能受损,是患者出现肢体、语言功能障碍等后遗症的主要原因。因此,修复受损脑组织的神经元是治疗的关键。近年研究表明,星形胶质细胞能发生重编程转化为神经元,其重编程的方式有去分化和转分化两种。去分化主要在体外诱导星形胶质细胞形成神经球,但这种神经球移植回体内后并不能产生神经元。转分化方式,包括直接转分化和间接转分化。间接转分化过程产生新生神经元的周期较长,且存在形成肿瘤的风险;直接转分化尤其是体内的直接转分化方式既避免了细胞移植的复杂过程,又能避免间接转分化方式形成肿瘤的风险,是脑损伤后新生神经元最安全有效的方法。该文就正常星形胶质细胞与脑损伤后反应性星形胶质细胞的重编程的机制和意义进行综述。     

bHLH转录因子在大脑皮质发育中的作用

在大脑新皮质发育过程中,bHLH转录因子参与了关键事件的调节。Id和Hes家族的bHLH因子对维持大脑皮质多能祖细胞(cortical mutipotent progenitor)处于增殖状态非常重要。前神经bHLH因子(Mash1、Neurogenin1和Neurogenin2)活性增强和Hes、Id因子的活性相应减弱,引起皮质多能祖细胞由增殖状态向神经生成转变。随着发育的皮质祖细胞中前神经bHLH因子的抑制,促使星形胶质细胞的生成。最后,bHEH因子Olig1和Olig2活性的增加和Id活性的减弱启动了少突胶质细胞的形成。     

NG2胶质细胞的起源、分布和异质性

NG2胶质细胞是哺乳动物中枢神经系统中不同于星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞的一类新型胶质细胞。除分化为少突胶质细胞外,NG2胶质细胞还能分化成星形胶质细胞和神经细胞。NG2胶质细胞能对多种损伤和疾病作出反应,分化为少突胶质细胞,在脱髓鞘后髓鞘修复中起到重要作用。NG2胶质细胞具有异质性,阐明不同发育阶段和区域的差异有助于探寻NG2胶质细胞增殖和分化机制,为预防脱髓鞘和促进髓鞘再生奠定理论基础。本文主要概述NG2胶质细胞的结构、起源和分布,着重讨论NG2胶质细胞不同发育阶段和区域的异质性以及在髓鞘再生疾病中的地位。     

中枢神经系统原位细胞转分化的研究进展

中枢神经损伤会导致神经元不可逆的缺失和胶质瘢痕的形成,给患者造成神经功能的障碍。再生医学认为补充缺失的神经元可能是修复损伤最理想的方法。近些年研究显示,多种成熟的细胞经过重编程后可以转分化为功能神经元。因此研究者将内源的胶质细胞进行原位重编程产生功能神经元,用于神经损伤修复及神经退行性疾病的治疗,该方法展现出开发潜力和独特优势。本文就当前中枢神经系统胶质细胞原位转分化研究进行了总结归纳,重点介绍可进行原位转分化的胶质细胞的类型、特征和转分化研究进展,为开发新的神经损伤治疗策略及进一步临床应用提供理论依据。     

血小板反应蛋白4通过诱导肿瘤相关巨噬细胞M2型极化促进肝癌细胞转移

血小板反应蛋白4 (thrombospondin 4, THBS4)属于THBS家族成员,是细胞外基质分泌的蛋白质,参与调控细胞增殖、黏附及血管生成等多种生理过程。近来研究表明,机体在炎症刺激下加速产生THBS4并诱导巨噬细胞粘附与积累。我们的前期研究证实,THBS4在肝癌(hepatocellular carcinoma, HCC)中发挥促癌作用,但THBS4对肝癌免疫微环境的影响尚不明确。本文旨在分析THBS4通过诱导肿瘤相关巨噬细胞M2型极化,促进肝癌细胞转移的作用。通过肝癌条件培养基(HCC conditioned medium, HCM)模拟肿瘤微环境,发现在HCM作用下巨噬细胞中THBS4表达呈时间依赖性升高(P<0.05);下调THBS4促使M1型巨噬细胞标志物IL-1β、CD86的表达升高(P<0.01),而M2型标志物IL-10和CD206表达降低(P<0.01)。进一步通过Transwell共培养实验检测THBS4诱导的M2型巨噬细胞对肝癌转移的影响。将下调THBS4的M2型巨噬细胞(M2-TAMs)与HepG2肝癌细胞进行共培养。结果显示,下调T...     

DNA甲基化在中枢神经系统发育中的研究进展

DNA甲基化是最早被发现的表观遗传修饰之一。近年来,大量的研究显示DNA甲基化在中枢神经系统(CNS)发育中发挥了重要作用。不同种类的DNA甲基转移酶(Dnmt)和DNA甲基结合蛋白(MBD)在CNS发育的不同阶段发挥不同的作用。DNA甲基化促进神经干细胞向神经元方向分化,抑制其向胶质细胞分化。Dnmt和MBD主要在神经元中表达,而在胶质细胞不表达或表达较少。DNA甲基化调节神经发生和突触的形成,参与学习记忆。星型胶质细胞的标志物GFAP去甲基化促进早期神经上皮分化为星型胶质细胞。少突胶质细胞相关基因MAG和Sox10等也受甲基化的调节。本文主要从以上方面综述了DNA甲基化在中枢神经系统发育中的作用。     

人胚胎干细胞定向分化为神经前体细胞

采用单层贴壁分化的方法在无血清条件下诱导同源饲养层培养的人胚胎干细胞定向分化,得到了高比例的神经前体细胞(97.5±0.83)%(P<0.05)。这些神经前体细胞具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。在长期的传代培养中发现,随着培养时间的延长,nestin阳性的神经前体细胞比例下降,同时发育能力也发生了变化。在传代培养的早期,神经前体细胞发育为神经元的比例很高,几乎没有胶质细胞分化出来。随着培养时间的延长,胶质细胞的比例逐渐上升。这与体内神经系统的发育过程非常相似。进一步研究发现具有bHLH(basic helix-loop-helix)结构域的转录因子neurogenein2(Ngn2)和Olig2可能在这一变化中起重要作用。因此,人胚胎干细胞来源的神经前体细胞能够模拟体内神经发育的模式,为在体外研究人的神经发育和再生医学奠定了基础。     

人胚胎干细胞定向分化为神经前体细胞

采用单层贴壁分化的方法在无血清条件下诱导同源饲养层培养的人胚胎干细胞定向分化，得到了高比例的神经前体细胞（97.5±0.83)%（P＜0.05)。这些神经前体细胞具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力。在长期的传代培养中发现，随着培养时间的延长，nestin阳性的神经前体细胞比例下降，同时发育能力也发生了变化。在传代培养的早期，神经前体细胞发育为神经元的比例很高，几乎没有胶质细胞分化出来。随着培养时间的延长，胶质细胞的比例逐渐上升。这与体内神经系统的发育过程非常相似。进一步研究发现具有bHLH (basic helix-loop-helix) 结构域的转录因子neurogenein2(Ngn2) 和Olig2可能在这一变化中起重要作用。因此，人胚胎干细胞来源的神经前体细胞能够模拟体内神经发育的模式，为在体外研究人的神经发育和再生医学奠定了基础。     

IL-1β和胎牛血清对大鼠神经干细胞分化的影响

在成年大鼠纹状体区分离神经干细胞,使用白介素－1β、神经生长因子、全反维甲酸和不同含量的胎牛血清作为诱导因子,通过免疫荧光化学方法和流式细胞仪检测细胞分化。结果表明胎牛血清有助于神经干细胞向星形胶质细胞和少突胶质细胞分化,IL－1β虽然对神经元数目没有明显影响,但对神经干细胞向多巴胺能神经元的分化却有明显促进作用。神经生长因子和全反维甲酸对神经干细胞向神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞和多巴胺能神经元的分化数量无明显影响。     

转分化研究进展

转分化是近几年发现的成体组织细胞改变其表型的一种现象 ,即在一定条件下控制发育方向的转录因子表达发生改变 ,从而使成体干细胞或分化细胞特定的分化状态也发生改变。随着体外诱导条件的成熟和理论研究的深入 ,转分化将会成为器官移植中获取具有修复细胞的重要手段。对近年来有关转分化的种类、理论基础、研究方法和研究进展及现实意义进行了综述。     

脑缺血后大鼠神经元和星形胶质细胞P21cip1表达的研究

目的研究大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤后细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子P21cip1在神经元和星形胶质细胞的表达。方法建立大鼠大脑中动脉阻塞(MCAo)再灌注模型,应用流式细胞术检测各组MCAo再灌注后不同时期神经元和星形胶质细胞中的P21cip1的表达。结果缺血侧皮层区星形胶质细胞和神经元中的P21cip1的表达在再灌注3d、7d、14d后表达下调,与假手术组比较有显著性差异(P<0.05);神经元中的P21cip1的表达和星形胶质细胞中的P21cip1的表达无显著性差异(P>0.05)。结论局灶性脑缺血再灌注损伤后,缺血侧皮层区星形胶质细胞和神经元的p21cip1表达下调。     

胎胰源性Nestin阳性细胞向多巴胺能细胞元定向诱导分化的研究

目的：探讨胎儿胰岛源性Nestin（神经上皮干细胞蛋白）阳性干细胞分化为多巴胺能神经元的潜能。方法：用胶原酶消化法分离胎儿胰岛,贴壁培养后获得增殖力旺盛的细胞;用免疫组化法、免疫荧光法分别检测其增殖细胞核抗原（PCNA）及神经干细胞标志物Nestin的表达;用流式细胞术测定Nestin阳性细胞的比例;经N2培养液筛选后,分别用SHH（sonichedgehog）蛋白、成纤维细胞生长因子（FGF）8、胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）和脑源性神经营养因子（BDNF）向多巴胺能神经元定向诱导,检测诱导细胞的多巴胺能神经元标志酪氨酸羟化酶（TH）和芳香左旋氨基酸脱羧酶（AADC）的表达情况。结果：免疫荧光显示,从胎儿胰岛分离的干细胞表达PCNA和Nestin;流式细胞术检测Nestin阳性率达13．74％;筛选后向神经细胞定向诱导分化,细胞表达TH和AADC。结论：从胎儿胰岛中可以分离出Nestin阳性的神经干细胞,该细胞具有向多巴胺能神经元定向分化的能力。     

小鼠孤雌胚胎干细胞的建立及其向运动神经元分化的初探

文章采用小鼠的孤雌囊胚建立胚胎干细胞系,探究其向运动神经元分化的可能,为临床治疗以及研究基因组印记与神经分化的的关系提供理论基础。结果表明:卵母细胞孤雌激活率达到93.26%,成功建立了8个孤雌胚胎干细胞系,建系率达到23.53%。克隆表达多潜能标记Oct4及细胞表面标记SSEA-1,有高水平的碱性磷酸酶活性,在细胞第10代和第30代时核型分析检测显示为正常的40条染色体。体内、外均分化出三胚层来源的细胞。联合应用全反式维甲酸(RA)、音猬因子(Shh)及细胞外基质,小鼠孤雌胚胎干细胞可被诱导表达运动神经元的标志性标记HB9、Olig2。     

整合分析脆性X染色体综合征患者来源的诱导多能干细胞在神经元分化中的转录组变化

脆性X染色体综合征(fragile X syndrome,FXS)患者在FMR1基因的启动子区具有超过200个以上CGG三核苷酸重复片段,导致其编码的脆性X智力低下蛋白(fragile X mental retardation protein,FMRP)的表达减少或缺失.然而目前尚未在单核苷酸分辨率(即RNA-seq)水平上鉴定FMRP缺失所引起的转录组变化.本文对FXS患者成纤维细胞来源的诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cell,iPS细胞)(FXS-iPSC)进行了体外神经元分化.然后釆用RNA-seq技术检测了FXS-iPSC在体外神经元分化各阶段的转录调控变化情况.通过详尽的分析这些转录组数据并整合其他研究平台的成果,发现在FXS-iPSC分化得到的神经元中许多与神经元分化相关的转录因子(WNT1,BMP4,POU3F4,TFAP2C和PAX3)表达上调,钾离子通道基因(KCNA1,KCNC3,KCNG2,KCNIP4,KCNJ3,KCNK9和KCNT1)表达下调,而SHANK1和NNAT转录调控的时序发生改变,这表明FXS患者神经元的分化和功能受损.综上所述,本研究证明FXS患者中FMRP的缺失显著影响了神经发育过程的基因表达模式,并将有助于发现临床治疗FXS的潜在靶点.