研究背景:椎间盘退行性疾病(DDD)普遍认为是椎间盘内髓核及纤维环退变而导致椎间盘高度丢失的结果。进行性的椎间盘退行性病变可以导致神经功能损害如神经根或脊髓受压等,神经细胞的损伤通畅认为是不可再生的,缺乏足够神经支配的组织容易出现功能上的问题,目前基础医学研究的主要议题是通过细胞治疗方法为神经损伤患者提供足够可再生的神经组织以满足器官或组织的神经支配。近期来自加拿大多伦多的科学家就髓核祖细胞(nucleus pulposus progenitor cells,NPPCs)相关特性进行了研究,并将结论发表在近期出版的spine杂志上。现将相关摘要情况翻译如下,供广大医生参考
研究设计方案:通过体内及体外实验评估NPPCs细胞功能活性。
研究目标:对NPPCs细胞进行体外和体内培养明确细胞是否具有软骨形成,脂肪形成,骨形成,神经分化功能等。
研究方法:选取非软骨营养不良犬齿动物的椎间盘纤维核,进行NPPCs的提取,并在体外将NPPCs进行培育分化成为有软骨活性,脂肪活性,神经活性的细胞群;在体内将NPPCs进行培育分化成为有神经活性的细胞群,并对NPPCs和骨髓源性的间充质细胞进行干细胞活性基因的对比。同时比较普通髓核细胞(NP)和NPPCs 上的神经簇标记物Protein O和Brachyury基因表达。
结果:NPPCs内有干细胞,并可以表达干细胞基因如Sox2,Oct3/4,Nanog,CD133,Nestin,神经细胞粘附分子等,但在Nanog基因表达上较间充质细胞要高(图1);NPPCs并不表达Protein O和Brachyury基因,而在普通髓核细胞上述两者有表达。通过克隆簇分析发现,NPPCs约占IVD细胞总数的1%。NPPCs细胞在体外试管内可以独自分化为软骨活性,脂肪活性,神经活性的细胞群;而在磷脂酶缺乏的Shiverer小鼠体内可以分化成为少突胶质细胞,神经元细胞,特异性星形胶质前细胞等。
结论:在IVD的髓核可以作为细胞再生和神经修复的干细胞库。
图1:1.5%agarose gel上细胞内基因表达分析结果,左图为NPPCs细胞;右图为骨髓源性间充质细胞。NPPCs上Nanog基因表达约为骨髓源性间充质细胞的1.7倍。
图2:shiverer小鼠进行脑内NPPCs移植术后不同平面内的免疫标记结果。DAPI(蓝色)标记细胞核,Alexa 488(绿色)指示小鼠脑内GFP(green fluorescent protein)转染的NPPCs细胞,Alexa 568(红色)指示神经分化增殖细胞簇。A图抗ΒⅢ微管蛋白免疫染色(×40),白色箭头指示GFP+细胞;B图抗NF 200免疫染色(×40),白色箭头指示GFP+细胞;C图抗CNPase免疫染色(×40),白色实箭头指示有抗CNPase免疫反应的抗GFP祖细胞;白色点箭头指示无免疫反应的抗GFP细胞;D图丘脑平面MBP免疫染色(×40);E图白色箭头指示抗GFP及抗glial fibrillary acidic protein染色细胞。