小鼠皮层内移植胶质细胞形态及功能重建研究

发布时间：2017-03-16 12:04

  本文关键词：小鼠皮层内移植胶质细胞形态及功能重建研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目的:星形胶质细胞是人类大脑中分布最广泛的细胞。其与神经元和脑血管形成重要的连接,参与调节血流,并帮助神经元处理各种感觉信息。研究表明,感觉刺激引起大脑神经元活动的同时,还能够引起神经元周围的星形胶质细胞活动。另一方面,星形胶质细胞还可通过释放谷氨酸,参与调控神经元活动。星形胶质细胞的功能性紊乱会导致动物及人类出现神经和精神性疾病。因此,胶质细胞移植治疗可能成为一种治愈神经系统疾病的有效手段。之前大量动物研究证实,移植胶质前体细胞或者星形胶质细胞可以改善患病动物的大脑功能,提高动物行为能力。然而,目前尚缺乏活体动物实验证据,证实移植的星形胶质细胞能够整合入宿主的神经网络,进而发挥功能。基于此,本实验运用双光子显微镜并联合足底痛觉刺激,在活体动物水平,对小鼠大脑皮层移植的胶质细胞进行单细胞水平的在体功能研究。并通过光镜联合双束扫描电镜技术,对移植星形胶质细胞与宿主神经元痛觉传导环路的整合进行了亚细胞结构的观察和重构。方法:①分离孕14.5天~15.5天EGFP胎鼠端脑的神经干细胞,并将其诱导为胶质前体细胞及星形胶质细胞。分别用免疫荧光和共聚焦钙成像的方法,对体外培养的神经干细胞、以及由其分化而来的胶质前体细胞以及星形胶质细胞进行了形态学和功能学的鉴定。②将以上诱导得到的胶质前体细胞移植入成年小鼠大脑体感皮层,采用免疫组织荧光化学和双光子成像的方法,对移植后不同时间点(4W,8W,12W,25W,45W)的星形胶质细胞进行形态学观察。③应用双光子显微镜对移植后不同时间点的星形胶质细胞进行在体钙成像观察,并对痛觉介导的移植星形胶质细胞进行钙成像记录。④应用光镜联合双束扫描电镜技术,对移植星形胶质细胞与基底核(NBM)胆碱能神经元的轴突投射,进行细胞及亚细胞结构水平研究。结果:①分化培养基(DMEM/F12+B27+10 ng/mL CNTF+30%FBS)诱导神经干细胞向胶质前体细胞的分化率为87%,向成熟星形胶质细胞分化率为83%,并且ATP及Thapsigargin能够诱导神经干细胞来源的星形胶质细胞产生钙活动。②胶质前体细胞移植入成年小鼠的大脑皮层内,12W后可分化为成熟星形胶质细胞,并且在脑内存活至少45W。③移植后12W的星形胶质细胞具有自发钙活动,且钙反应幅度与宿主星形胶质细胞类似。从移植后12W开始,移植星形胶质细胞可以对痛觉刺激产生相应的钙反应活动,痛觉刺激诱发移植星形胶质细胞的钙反应潜伏期及反应幅度均与宿主星形胶质细胞类似。④光镜结果显示基底核(NBM)胆碱能神经元的轴突投射至大脑皮层的轴突末梢可与移植星形胶质细胞突起上的α7-N型乙酰胆碱受体(α7-nAch R)相互靠近。⑤电镜结果显示,移植星形胶质细胞突起结构可以与来自NBM的宿主神经元投射形成“三突触”或者“突触样”结构。结论:①CNTF及FBS可以体外诱导胚胎神经干细胞向成熟星形胶质细胞分化,分化而来的星形胶质细胞经过体外培养,具有类似于正常细胞的ATP受体以及胞内钙库系统。②胚胎干细胞来源的胶质前体细胞移植入成年小鼠的大脑皮层后可在形态上逐渐发育成熟,并于移植后12W显示出成熟胶质细胞的形态。③移植星形胶质细胞在小鼠大脑皮层内具有自发钙活动,并可以对痛觉刺激做出反应,提示移植星形胶质细胞已在功能上整合入宿主神经网络。④来自NBM区胆碱能神经元轴突投射末梢可与移植星形胶质细胞突起形成“三突触”和“突触样”结构,提示移植胶细胞可在结构上整合进入宿主神经元网络。综上所述,胚胎干细胞来源的胶质前体细胞移植入成年小鼠大脑皮层后,能够分化、发育为成熟星形胶质细胞,并在结构与功能上整合入宿主动物皮层的神经网络中,参与神经环路对感觉信息的处理。
【关键词】：神经干细胞 胶质前体细胞 星形胶质细胞 钙信号 移植 双光子成像 突触
【学位授予单位】：第三军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338
【目录】：

• 英文缩写一览表4-5
• 英文摘要5-7
• 中文摘要7-9
• 第一章 前言9-10
• 第二章 移植胶质前体细胞在小鼠大脑皮层内的形态发育研究10-25
• 2.1 材料及方法10-16
• 2.2 实验结果16-23
• 2.3 讨论23-24
• 2.4 小结24-25
• 第三章 移植胶质细胞在小鼠皮层内的功能重建研究25-33
• 3.1 材料及方法26-27
• 3.2 实验结果27-31
• 3.3 讨论31-32
• 3.4 小结32-33
• 第四章 移植胶质细胞与宿主神经网络整合33-46
• 4.1 材料及方法34-39
• 4.2 实验结果39-44
• 4.3 讨论44-45
• 4.4 小结45-46
• 全文总结46-47
• 参考文献47-52
• 文献综述 胶质前体细胞移植治疗神经系统疾病的研究进展52-62
• 参考文献57-62
• 硕士研究生期间的科研成果62-63
• 致谢63

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本文编号：251738