MicroRNAs对斑马鱼发育的调控

microRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的非编码小RNA,从单细胞到多细胞真核生物中都广泛存在,在进化过程中高度保守,对动物发育、生理功能及病理过程都具有重要调控作用。斑马鱼(Danio rerio)是现代生物学研究中广泛使用的模式动物,以斑马鱼为模型研究miRNAs可以揭示miRNAs在脊椎动物中的功能。文章就miRNAs整体缺失对斑马鱼胚胎发育的影响及一些miRNAs在斑马鱼早期发育过程中的调控机制进行了综述,从而为探索miRNAs在脊椎动物中的功能及鱼类的生产育种提供理论基础。     

MicroRNAs对动物皮肤和毛发发育调控作用的研究进展

MicroRNAs是近年来发现的一类由19-25个核苷酸组成的非编码单链小RNA分子,它们通过与靶基因mRNA3’UTR结合抑制靶基因的翻译,在转录后水平调控基因表达.MicroRNAs参与了包括细胞分化、增殖和凋亡及免疫系统应答在内的一系列发育调控和生物学过程.最近研究发现MicroRNAs在多种哺乳动物皮肤中均表达,并参与了哺乳动物皮肤及毛发发育的调控过程,这些都为研究这个新颖的调控因子在干细胞生物学和发育生物学中的功能奠定了基础.本文综述了近年来MicroRNAs对哺乳动物皮肤和毛发发育调控作用的研究状况.     

铁死亡参与脊髓损伤调控的研究进展

铁死亡是一种铁依赖性的,以细胞内脂质活性氧堆积为特征的细胞程序性死亡方式。广泛存在于肿瘤、癌症、急性肾损伤等多种疾病当中。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI) 是一种严重的创伤性神经系统疾病,具有高发病率、高死亡率、高致残率的特点。目前,脊髓损伤的具体发生机制及高效治疗方法仍在探索当中,这也是亟待解决的世界性难题。研究表明,脊髓损伤后调控神经细胞的程序性死亡是治疗SCI的重点。然而,对于铁死亡参与脊髓损伤的分子生物学机制尚缺乏系统和深入的认识。收集和整理了近几年国内外有关脊髓损伤后铁死亡方面的相关文献,针对铁死亡参与脊髓损伤的调控机制和研究进展进行了综述,以期为治疗脊髓损伤带来新的思路。     

脊髓损伤的病理改变及修复策略

脊髓损伤造成神经组织坏死,传导通路中断,损伤平面以下运动和感觉功能丧失,导致瘫痪甚至死亡.脊髓损伤的病理变化极其复杂,早期主要为分子基因水平的改变,亚急性期主要为细胞组织水平的变化.这些变化引发继发性损伤,致使组织坏死、神经元死亡、轴突断裂并形成由瘢痕组织包裹的囊性空洞,抑制轴突再生.目前临床上仅能通过手术减压或者使用药物对症干预,无法从根本上改善受损神经的功能.脊髓损伤后功能难以恢复有多方面的原因:炎症反应贯穿脊髓损伤全过程,炎症介质导致损伤区域的神经元及胶质细胞变性坏死,轴突因瓦勒变性而萎缩;神经元再生能力弱,轴突再生乏力,并且瘢痕组织导致轴突无法穿越损伤区域与远端的轴突形成联系.本文就脊髓损伤后的病理改变进行综述并探讨修复策略.     

伸长细胞移植对大鼠脊髓损伤后运动功能及运动诱发电位的影响

目的:研究伸长细胞是否可以促进成年大鼠脊髓损伤后传导束再生。方法:采用Wistar大鼠脊髓T8全横断模型,移植传代培养的伸长细胞,以未移植脊髓损伤组为对照,观察两组损伤后第12周末BBB评分,损伤平面以下红核-脊髓运动诱发电位,和横断部位组织学染色结果。结果:第12周末伸长细胞移植组红核脊髓运动诱发电位总峰值显著高于对照组(MD=133.2μV,P0.01),峰潜伏期较对照组缩短(MD=0.061ms,P=0.040);第12周末伸长细胞移植组BBB评分显著高于对照组(MD=5.0000,P0.01);第12周末脊髓横断部位HE染色显示伸长细胞移植组脊髓损伤处结构较完整。结论:伸长细胞移植可以促进大鼠脊髓损伤后神经传导的恢复。     

京尼平苷酸通过稳定微管促进脊髓损伤后轴突生长

脊髓损伤（spinal cord injury, SCI）是中枢神经系统最严重的创伤之一,其可造成患者感觉和运动功能障碍,并且引发一系列严重的并发症。促进轴突再生是修复脊髓损伤后功能恢复的关键因素。京尼平苷酸（geniposidic acid, GA）具有神经保护作用,但其在脊髓损伤后轴突生长的作用及机制方面尚未见报道。本研究通过提取原代神经元,并建立糖氧剥夺模型(oxygen glucose deprivation, OGD)。通过RT-PCR、Western印迹、免疫荧光等方法,探讨GA对神经元轴突的促进作用及其机制。结果发现,GA可以显著促进神经元轴突生长,并呈剂量依赖性。与OGD组神经元轴突长度（22±5.788 μm）相比,给予10 μmol/L的GA可使神经元轴突长度显著增加（68±17.73 μm）。同时,轴突生长相关蛋白（GAP43,MAP2）的基因和蛋白质水平都显著上升。不仅如此,我们发现,GA促进轴突生长与稳定神经元轴突微管相关,可使A/T的比值增加约1.5倍。同时,通过建立大鼠急性脊髓损伤模型评价GA在体内的效果,与对照组相比,每天腹腔注射GA（10 mg/kg）的大鼠在术后28 d的BBB评分（11.8分）和斜板试验（41.7°）均显著增高。上述结果表明,GA可能通过稳定微管从而促进轴突再生,最终促进脊髓损伤后运动功能的恢复。因此,GA 可能成为治疗脊髓损伤的有前景的候选药物。     

线虫C.elegans神经发育中轴突引导的调控机制

美丽小杆线虫（Ｃａｅｎｏｒｈａｂｄｉｔｉｓｅｌｅｇａｎｓ）是一种微小的土壤线虫［１］,自胚胎发育成１ｍｍ长的成虫只需三天,结构简单,雌雄同体,由９５９个体细胞构成。但这９５９个体细胞分化出了各种主要的组织类型,包括肌肉、神经元、肠道、上皮等。并且在其...     

脊髓损伤再生轴突生长的数学模型和三维格子波尔兹曼法数值模拟

中枢神经系统损伤是当今社会最具破坏力的疾病之一,虽然已经有办法使损伤后残存的神经元出芽,但如何保证处于萌芽状态的再生轴突继续生长直至与远端的靶细胞正确连接,是困扰至今的难题。为探讨中枢神经损伤所形成的胶质瘢痕和其所诱导的抑制因子对再生轴突生长进程的影响,根据轴突生长速度与其微环境中影响因子的浓度梯度成比例的原理,以脊髓损伤为背景构建数学模型,并采用格子波尔兹曼法进行三维数值模拟。数值试验中的主要观察指标为:1)当微环境中轴突生长抑制因子释放率和促进因子释放率一定时,胶质瘢痕的轴向厚度对轴突生长速率的影响,并跟踪记录生长锥所经过路线上的抑制因子浓度和促进因子浓度;2)当胶质瘢痕的轴向厚度一定时,抑制因子释放率和促进因子释放率对轴突生长速率的影响,并跟踪记录生长锥所经过路线上的抑制因子浓度和促进因子浓度。结果表明:1)胶质瘢痕的轴向厚度越大、抑制因子的释放率越强,轴突生长速率越小;2)轴突生长速率本质上取决于生长锥所在位置抑制因子浓度与促进因子浓度的比值,当该比值平均小于某个阈值时,再生轴突能够顺利生长并与靶细胞成功对接。为正确设计有关动物试验提供了理论参考。     

红核脊髓运动诱发电位与脊髓损伤的关系

目的: 探讨一种可以敏感地反映脊髓损伤程度的客观、定量的电生理学指标.方法: 采用Wrathall等人描述的重力损伤法制备大鼠脊髓胸段(T8)分级损伤模型,通过测量损伤动物红核-脊髓运动诱发电位(MEPs)的变化,并与动物运动行为和组织形态学检查结果进行比较,分析红核-脊髓MEPs与脊髓分级损伤的关系.结果: 在给予红核刺激后,假损伤组红核-脊髓MEPs出现5～7个正波和4～5个负波,峰-峰总幅度值(简称总峰值)为(195.25±34.35)μV,峰潜伏时为(1.57±0.15)ms.随损伤程度加大,总峰值明显减少,而峰潜伏时明显延长.红核-脊髓MEPs总峰值与观察期末的BBB评分(r=0.79)以及损伤中心处的残余面积(r=0.87)显著相关;峰潜伏时与观察期末的BBB评分(r=-0.88)以及损伤中心处的残余面积(r=-0.86)也有显著的相关性.结论: 红核-脊髓MEPs总峰值和峰潜伏时两项指标可以敏感地反映脊髓分级损伤程度、运动功能和形态学情况,是监测胸段脊髓损伤程度的客观、定量、精细的电生理指标.     

嗅鞘细胞治疗脊髓损伤的研究进展

本文通过广泛查阅近几年嗅鞘细胞治疗脊髓损伤的国内外相关文献,发现嗅鞘细胞可以分泌众多的神经营养因子并表达相应受体,且能够调节星型胶质细胞的反应性,降低其神经胶质酸性蛋白和硫酸软骨素糖蛋白的表达水平,且能与其更好的融合在一起.在临床应用方面,嗅鞘细胞供应来源、应用时机及纯度正引起关注及研究.嗅鞘细胞对于治疗脊髓损伤有巨大的应用前景,对嗅鞘细胞进行基因改造、联合应用其他有促进作用的治疗方法将是未来的研究方向.     

Restoring Cellular Energetics Promotes Axonal Regeneration and Functional Recovery after Spinal Cord Injury

1. Download : Download high-res image (201KB)
2. Download : Download full-size image

     

重组SCIRR39多克隆抗体的制备及检测

目的：在大肠杆菌中表达大鼠脊髓损伤与修复蛋白39（SCIRR39）的C端抗原表位,并制备其多克隆抗体。方法：从大鼠脊髓全横断损伤脊髓cDNA中扩增1386bp的Scirr39基因编码框,亚克隆该基因编码蛋白C端359～461位氨基酸残基的DNA片段,插入表达载体,转化大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG诱导表达,SDS-PAGE分析表达情况,切胶纯化目的蛋白;利用多克隆抗体制备技术,制备重组SCIRR39蛋白的多克隆抗体;用ELISA方法检测抗体效价,Western印迹检测抗体的特异性。结果：SCIRR39蛋白C端抗原表位与GST的融合蛋白在大肠杆菌中以可溶形式高表达,相对分子质量为37．9×103;获得抗SCIRR39蛋白C端抗原表位的兔抗血清,其效价达到1：104;Western印迹显示多克隆抗体能特异识别重组SCIRR39蛋白的C端抗原表位。结论：在原核系统中表达纯化了重组SCIRR39抗原表位蛋白,制备的重组蛋白多克隆抗体将用于检测SCIRR39在脊髓损伤过程中的表达变化。     

A First-in-Human,Phase I Study of Neural Stem Cell Transplantation for Chronic Spinal Cord Injury

1. Download high-res image (229KB)
2. Download full-size image

     

Transplants of Human Mesenchymal Stem Cells Improve Functional Recovery After Spinal Cord Injury in the Rat

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) derived from adult bone marrow represent a potentially useful source of cells for cell replacement therapy after nervous tissue damage. They can be expanded in culture and reintroduced into patients as autografts or allografts with unique immunologic properties. The aim of the present study was to investigate (i) survival, migration, differentiation properties of hMSCs transplanted into non-immunosuppressed rats after spinal cord injury (SCI) and (ii) impact of hMSC transplantation on functional recovery. Seven days after SCI, rats received i.v. injection of hMSCs (2×10⁶ in 0.5 mL DMEM) isolated from adult healthy donors. Functional recovery was assessed by Basso–Beattie–Bresnahan (BBB) score weekly for 28 days. Our results showed gradual improvement of locomotor function in transplanted rats with statistically significant differences at 21 and 28 days. Immunocytochemical analysis using human nuclei (NUMA) and BrdU antibodies confirmed survival and migration of hMSCs into the injury site. Transplanted cells were found to infiltrate mainly into the ventrolateral white matter tracts, spreading also to adjacent segments located rostro-caudaly to the injury epicenter. In double-stained preparations, hMSCs were found to differentiate into oligodendrocytes (APC), but not into cells expressing neuronal markers (NeuN). Accumulation of GAP-43 regrowing axons within damaged white matter tracts after transplantation was observed. Our findings indicate that hMSCs may facilitate recovery from spinal cord injury by remyelinating spared white matter tracts and/or by enhancing axonal growth. In addition, low immunogenicity of hMSCs was confirmed by survival of donor cells without immunosuppressive treatment.     

Spinal Cord Regeneration in Amphibians: A Historical Perspective

In some vertebrates, a grave injury to the central nervous system (CNS) results in functional restoration, rather than in permanent incapacitation. Understanding how these animals mount a regenerative response by activating resident CNS stem cell populations is of critical importance in regenerative biology. Amphibians are of a particular interest in the field because the regenerative ability is present throughout life in urodele species, but in anuran species it is lost during development. Studying amphibians, who transition from a regenerative to a nonregenerative state, could give insight into the loss of ability to recover from CNS damage in mammals. Here, we highlight the current knowledge of spinal cord regeneration across vertebrates and identify commonalities and differences in spinal cord regeneration between amphibians.     

大鼠放射性脊髓损伤脊髓血流量变化规律

目的:放射性脊髓损伤(Radiation spinal cord injury,RSCI)是头颈部、胸部及上腹部肿瘤放射治疗和射线意外照射时的常见并发症,一般认为,白质坏死、脱髓鞘为其主要的病理学变化.然而,越来越多的证据表明血-脊髓屏障破裂和血管通透性增加等血管损伤远早于白质坏死和脱髓鞘改变.所以本文阐明大鼠放射性脊髓损伤病理生理过程中脊髓血流量变化规律.方法:将60只Sprague-Dawley (SD)大鼠随机分为12组,1组为对照,其余11组采用60Co放射治疗机行30 Gy大鼠颈髓C2-T2单次照射,剂量率为153 cGy/min,源皮距为80 cm,照射时长为1153 s,照射范围为2.0× 1.0 cm,对照组大鼠于麻醉后置于60Co放射治疗机下,佯照,照射前及照射后分别采用激光多普勒法测量脊髓血流量,11组大鼠于照射前以及照射后1、3、7、14、21、30、60、90、120、150、180天进行测量,以照射前测量值为基数,各时间点以基数的百分比表示该时间点脊髓血流量.结果:大鼠放射性脊髓损伤后,脊髓血流量在照射早期即有降低,照射后90天达到最低,随后脊髓血流量进入平台期.结论:阐明了大鼠放射性脊髓损伤后脊髓血流量的变化规律.大鼠放射性脊髓损伤可影响脊髓血流量,导致脊髓长期处于持续低灌流、缺血缺氧状态,最终导致脊髓不可逆性损伤.临床上放射性脊髓损伤的病人感到疲乏无力,出现神经系统的症状体征,通常死于脑疝.本文为临床上疲乏无力,出现神经系统的症状体征,死于脑疝放射性脊髓损伤的病人的早期防治提供病理生理基础.     

间充质干细胞-透明质酸-多聚赖氨酸治疗脊髓损伤的实验研究

目的研究间充质干细胞—透明质酸—多聚赖氨酸复合物治疗脊髓损伤的可行性,评价其治疗效果并探讨其可能机制。方法从人骨髓中分离、培养人骨髓间充质干细胞（human bone marrow mesenchymal stem cell,hBMSC）;制作大鼠脊髓半横断模型,按照实验分组分别将hBMSC、透明质酸-多聚赖氨酸（hyaluronic acid-poly-L-lysine,HA-PLL）、hBMSC-HA-PLL复合物注入损伤区域,单纯损伤组作为对照。术后按照不同时间点评价损伤和移植后的大鼠运动功能。8周后杀死大鼠,观察不同移植组体内轴突和血管生长的情况,对不同细胞、材料及复合物移植对大鼠脊髓损伤修复效果进行评估。结果 hBMSC移植组和hBMSC-HA-PLL移植组的大鼠运动功能的改善显著好于单纯损伤及HA-PLL移植组。电镜结果证实复合物移植组可显著促进轴突和血管生长,新生的轴突和血管结构较为完整。结论 hBMSC具有促进神经功能恢复的作用,将其与HA-PLL相结合,可以促进大鼠脊髓损伤修复,其机制可能包括材料框架作用和hBMSC在体内对大鼠神经细胞的营养作用以及促进微血管的生成。     

脊髓损伤修复相关10号蛋白在COS7细胞中的表达、纯化与鉴定

目的:在COS7细胞中表达脊髓损伤修复相关10号蛋白(SCIRR10),并对表达产物进行纯化和鉴定。方法:在实验室前期研究基础上,用PCR方法扩增SCIRR10基因,将其克隆入pcDNA3.1/myc-HisA穿梭质粒中,转染COS7细胞进行表达;对表达产物用金属螯合层析方法纯化,并进行SDS-PAGE和Western印迹检测。结果及结论:构建了含有SCIRR10基因的穿梭质粒pcDNA3.1/myc-His-SCIRR10,并使其在COS7细胞中得到表达,纯化后的重组蛋白SCIRR10-His-myc的纯度在80%以上,可用于下一步的实验研究。