骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆模型大鼠的行为学检测

中国组织工程研究第20卷第36期2016–09–02出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchSeptember2,2016Vol.20,No.36ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5371·研究原著·张颖，女，1973年生，河北省涉县人，汉族，2003年河北医科大学毕业，副主任医师，主要从事老年痴呆相关疾病的研究。中图分类号:R394.2文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)36-05371-07稿件接受：2016-06-23骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆模型大鼠的行为学检测张颖，郭建华，闫洪娟，罗秋华，李鑫萍，郭玮，王海霞(邯郸市第一医院老年病二科，河北省邯郸市056000)引用本文：张颖，郭建华，闫洪娟，罗秋华，李鑫萍，郭玮，王海霞.骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆模型大鼠的行为学检测[J].中国组织工程研究，2016，20(36):5371-5377.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.36.008ORCID:0000-0002-2858-3952(张颖)文章快速阅读：文题释义：Morris水迷宫：是英国心理学家Morris于20世纪80年(1981)代初设计并应用于脑学习记忆机制研究的一种实验手段，其在阿尔茨海默病研究中的应用非常普遍。较为经典的Morris水迷宫，测试程序主要包括定位航行试验和空间探索试验两个部分。定位航行试验：历时数天，每天将大鼠面向池壁分别从4个入水点放入水中若干次，记录其寻找到隐藏在水面下平台的时间(逃避潜伏期)。空间探索试验：是在定位航行试验后去除平台，然后任选一个入水点将大鼠放入水池中，记录其在一定时间内的游泳轨迹，考察大鼠对原平台的记忆。摘要背景：最近研究证实，骨髓间充质干细胞在体外可诱导分化成为神经元样细胞，体内移植后可修复神经损伤。目的：观察骨髓间充质干细胞移植对老年性痴呆大鼠学习及记忆能力的影响。方法：将30只成年SD雄性大鼠分为3组：假手术对照组、干细胞治疗组及模型对照组，后2组脑内注射β-淀粉样蛋白1-40制作老年性痴呆模型，造模后3周，干细胞治疗组大鼠双侧海马区注射诱导分化后的骨髓间充质干细胞悬液，模型对照组和假手术组不做任何处理。采用Morris水迷宫检测各组实验大鼠学习记忆能力，苏木精-伊红染色观察脑组织病理形态变化。结果与结论：①造模成功后，模型对照组大鼠的逃避潜伏期高于假手术对照组，跨越平台次数低于假手术对照组；②细胞移植后第1，2，4，8，10周，随着治疗时间的延长，干细胞治疗组大鼠的逃避潜伏期明显缩短，跨越平台次数明显增加。与模型对照组相比，干细胞治疗组大鼠的学习、记忆能力有所改善；③干细胞治疗组脑组织细胞形态比较完整，细胞变性、坏死数量与模型对照组相比明显减少；④结果表明，骨髓间充质干细胞移植能有效改善老年性痴呆大鼠的学习和记忆能力，对老年性痴呆有一定的治疗作用。关键词：干细胞；移植；骨髓间充质干细胞；老年性痴呆；学习记忆；大鼠主题词：骨髓；间质干细胞移植；阿尔茨海默病；组织工程基金资助：河北省医学科学研究重点课题(20130921)骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆的作用骨髓间充质干细胞向神经细胞方向诱导分化培养老年性痴呆大鼠双侧海马区移植骨髓间充质干细胞移植能有效改善老年性痴呆大鼠的学习和记忆能力张颖，等.骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆模型大鼠的行为学检测P.O.Box10002,Shenyang110180(SecondDepartmentofGeriatrics,FirstHospitalofHandan,Handan056000,HebeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Morerecently,studieshavedemonstratedthatbonemarrowmesenchymalstemcellscanbeinducedinvitrotodifferentiateintoneuron-likecellsthatareusedforinvivotransplantationtorepairnervedamage.OBJECTIVE:Tostudytheeffectofbonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationonlearningandmemoryabilityofseniledementiarats.METHODS:ThirtymaleSprague-Dawleyratswererandomlydividedintothreegroups:normalcontrolgroup,stemcelltherapygroupandmodelcontrolgroup.Ratsinthelattertwogroupswereusedtoestablishanimalmodelsofseniledementiabyintracranialinjectionofβ-amyloid1-40.Threeweeksaftermodeling,ratsweregivenbilateralhippocampalinjectionofinducedbonemarrowmesenchymalstemcellsuspensioninthestemcelltherapygroup,whereasnotreatmentwasgiveninthenormalcontrolandmodelcontrolgroups.Morriswatermazetestwasusedtodetectlearningandmemoryabilityofrats,andrat’sbraintissuesweredetectedpathologicallyusinghematoxylin-eosinstaining.RESULTSANDCONCLUSION:Aftermodeling,theescapelatencywashigherandthecross-platformfrequencywaslowerinthemodelcontrolgroupcomparedwiththenormalcontrolgroup.Aftercelltransplantation,theescapelatencyandcross-platformfrequencyweregraduallyshortenedandincreasedwithtime,respectively.Comparedwiththemodelcontrolgroup,thelearningandmemoryabilitiesofratswereimprovedinthestemcelltherapygroup.Thebraintissueswererelativelyintactinstructureandexhibitedlesscelldegenerationandnecrosisinthestemcelltherapygroupcomparedwiththemodelcontrolgroup.Toconclude,bonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationexertscertaintherapeuticeffectsonseniledementiabyeffectivelyimprovingthelearningandmemoryability.Subjectheadings:BoneMarrow;MesenchymalStemCellTransplantation;AlzheimerDisease;TissueEngineeringFunding:theMedicalResearchProjectofHebeiProvince,No.20130921Citethisarticle:ZhangY,GuoJH,YanHJ,LuoQH,LiXP,GuoW,WangHX.Bonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationimprovesbehaviorperformanceofseniledementiarats.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(36):5371-5377.0引言Introduction老年性痴呆又称阿尔茨海默病，是大脑的老化、萎缩，大脑功能受到严重损坏而引起的认知功能、记忆功能、人际交往能力、人格等智能障碍的一种综合征。老年性痴呆与患者的年龄呈现出一定的相关性，是一种不可逆的神经系统退行性疾病[1]。人类的神经元缺乏再生能力，中枢神经系统损伤后的修复相当困难，近年来对其研究主要集中在干细胞移植治疗脑和脊髓病变上[2-7]。老年性痴呆发病机制尚不十分明确，目前暂时没有有效的治疗方法[8]。目前，针对老年性痴呆的临床治疗药物主要有胆碱酯酶抑制剂、分泌酶抑制剂、过渡金属元素螯合剂、HMG-CoA还原酶抑制剂和β淀粉样蛋白疫苗[9]。上述方法只能暂时缓解病症，并不能从根本上修复变性、坏死的脑神经细胞，有效阻止病情的发展，而且具有较强的不良反应，疗效不能持久，因此急需找出一种新的治疗方法。近年来，干细胞移植在医学上的应用越来越得到关注，并且在临床实践中取得了很多成就[10-13]，例如治疗脊髓损伤性疾病、脑梗死、缺血性脑血管疾病[14-16]。用于治疗老年性痴呆的干细胞主要有骨髓间充质干细胞和神经干细胞。神经干细胞在应用方面有自身的制约性，主要是因为来源有限及伦理学方面的问题。骨髓间充质干细胞以其来源广泛、取材方便、易于体外扩增、体内存活率高、免疫反应小等优点[17]，成为了极佳的细胞代替治疗的靶细胞[18]。实验采用文献报道方法建立急性阿尔茨海默病大鼠模型[19]，将体外分离、培养、增殖、分化的骨髓间充质干细胞移植到大鼠海马脑区，应用Morris水迷宫检测系统对各组大鼠作定位航行实验和空间探索实验，记录大鼠的运动、学习和记忆能力的变化，观察骨髓间充质干细胞移植的治疗效果。张颖，等.骨髓间充质干细胞移植治疗老年性痴呆模型大鼠的行为学检测ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH5373设计随机分组对照实验。1.2时间及地点于2014年5月至2015年5月在邯郸市第一医院实验室完成。1.3材料1.3.1实验动物健康成年雄性SD大鼠30只，体质量200-250g，购于广州中医药大学实验动物中心。将30只大鼠随机分为3组：假手术对照组、干细胞治疗组、模型对照组。每组10只。5月龄清洁级SD大鼠10只，购于广州中医药大学实验动物中心，用于骨髓间充质干细胞的体外培养。1.3.2试剂和仪器β-淀粉样蛋白1-40(北京博奥森生物科技有限公司)；胎牛血清(Hyclone公司)；兔抗大鼠双皮素(北京中杉公司)；兔抗人神经元特异性烯醇化酶、鼠抗人5’-溴脱氧尿嘧啶单克隆抗体、兔抗人胶原纤维酸性蛋白多克隆抗体(SEROTEC公司)；Polymer双染检测