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Nature:星形胶质细胞是治疗中风最佳的靶细胞

日期:2013-07-25 00:00:00

一直以来,科学家们都试图用干细胞治疗中风。早在今年五月,英国开展的一项临床试验发现,5位因为中风而出现严重肢体运动不便的患者在接受向自己大脑注射干细胞后出现了病情好转的迹象。

由于神经元具有产生大脑电脉冲的功能,所以对于干细胞治疗神经性疾病,科学家们希翼以治疗神经元作为一个突破口,修复大脑中受损的组织。然而,美国加州大学戴维斯分校的科研人员研究发现,具有提供营养物质和支撑血脑屏障功能的星形胶质细胞,还可以参与保护大脑组织,减少由于中风等缺血性脑疾病造成残疾的发生。所以星形胶质细胞可能才是治疗中风最佳的靶细胞。

新型星形胶质细胞

加州大学戴维斯分校的生物化学和分子医学方向的邓文斌教授说,以前研究人员普遍认为,星形胶质细胞只是一种“管家细胞”。但实际上,它具有非常复杂的功能,对大脑的几个功能都发挥着重要的作用。星形胶质细胞可以保护神经元避免损伤和死亡。它们不像神经元一样活跃,更容易控制。因此研究人员希翼发掘星形胶质细胞在治疗中风方面的潜能。

邓教授补充道,目前对于星形胶质细胞在治疗方面的潜能,以及哪些类型的星形胶质细胞参与保护大脑还没有深入研究,所以针对星形胶质细胞应用干细胞治疗中风是非常富有挑战性的。

科研人员利用Olig2(少突胶质细胞转录因子-2)诱导人类胚胎干细胞分化成一种新型的胶质细胞,并将其命名为Olig2PC-Astros。最重要的一点是,转化的星形胶质细胞纯度为100%。

接着研究人员比较了包括Olig2PC-Astros在内的三种细胞的治疗效果,另外两种细胞是被称为NPC-Astros的星形胶质细胞和一种没有任何效果的细胞。研究人员将它们分别移植给三组缺血性脑损伤大鼠。

结果发现,接受Olig2PC-Astros移植的大鼠伴随脑源性神经因子(BDNF,一种与神经生长密切相关的蛋白质)水平显著上调,处于一种高级神经保护状态。而接受另外两种细胞移植的大鼠的神经元损伤情况更加严重。

研究成果

为了研究星形胶质细胞的作用,研究人员用水迷宫实验测试接受细胞移植后第十四天的大鼠的学习和记忆能力。在水迷宫中,大鼠需要依靠记忆而非视觉信息来到达目的地。经过测试发现,相比其他两组大鼠,接受Olig2PC-Astros移植的大鼠到达目的地用时更少。

接下来,研究人员又用细胞培养实验来探究星形胶质细胞是否能保护神经元免受氧化应激的损伤。他们将神经元与Olig2PC-Astros和NPC-Astros分别进行共培养,然后用过氧化氢进行氧化应激。结果发现,这两种星形胶质细胞都具有抗氧化作用,而Olig2PC-Astros的作用效果更明显。进一步研究表明,Olig2PC-Astros可以显著增加神经元中Nrf2的表达水平。

邓文斌教授说:“大家惊喜地发现,Olig2PC-Astros除了可以提高学习和记忆能力,还可以保护神经元免受氧化应激的损伤。这一研究结果可能会引导许多神经退行性疾病的干细胞治疗。”

加州大学戴维斯分校再生研究所主任Jan Nolta对此表示,这项研究发现了一个有效的获得高纯度星形胶质细胞的方法。最令人印象深刻的是,Olig2PC-Astros使BDNF表达水平显著增加,因为BDNF亨廷顿氏病等疾病的治疗有积极作用,所以对这个成果将来或许可以应用于此类疾病的治疗。

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