实验研究
骨髓间充质干细胞条件培养基对人自发永生化Müller细胞系增生、黏附和分化的促进作用
中华实验眼科杂志, 2022,40(3) : 199-209. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210702-00386
摘要
目的

探讨骨髓间充质干细胞(BMSCs)来源的条件培养基对人永生化Müller细胞系MIO-M1细胞增生、黏附和分化的作用。

方法

BMSCs传至第3代进行成骨、成软骨及成脂诱导培养基诱导分化,并分别使用茜素红、阿利辛蓝及油红O染色进行分化鉴定;采用流式细胞仪检测细胞中间充质干细胞标志物CD73、CD90和CD105以及造血干细胞标志物CD34、CD45和人类白细胞DR抗原(HLA-DR)表达。采用免疫荧光染色法检测MIO-M1细胞中Müller细胞标志物SOX9、谷氨酰胺合成酶(GS)、vimentin和胞内视黄醛结合蛋白(CRALBP),视网膜干细胞标志物SOX2、nestin和CHX10,以及细胞增生标志物细胞周期蛋白D3(CCND3)的表达。将MIO-M1细胞分为标准培养基组、293T条件培养基组和BMSC条件培养基组,分别在标准培养基、293T培养上清液和BMSC培养上清液中培养。定量分析各组细胞面积、圆度、伸长系数、周长等形态参数;采用流式细胞仪检测细胞周期,采用成球实验和5-乙炔基-2'脱氧尿嘧啶核苷(EdU)染色法检测细胞增生情况。采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测各组培养上清液中血管细胞黏附分子1(VCAM-1)的表达;采用荧光定量PCR法检测各组细胞中VCAM-1 mRNA表达。采用免疫荧光染色法和荧光定量PCR法分别检测各组细胞诱导分化培养后视网膜神经元标志物蛋白激酶C(PKCα)、Rhodopsin、微管相关蛋白2(MAP2)和β-微管蛋白(Tuj1)的表达变化。

结果

培养的BMSCs高表达CD73、CD90和CD105,低表达CD34、CD45和HLA-DR,并可成功诱导分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞。MIO-M1细胞表达SOX9、GS、vimentin、CRALBP、SOX2、CHX10、nestin和CCND3。与标准培养基和293T条件培养基组比较,BMSC条件培养基组的MIO-M1细胞形态发生改变,形成细长的纺锤形或多极形态,且细胞面积减少,伸长系数增加,圆度降低,差异均有统计学意义(F=6.973、12.370、6.311,均P<0.01);与标准培养基和293T条件培养基组比较,不同时间点BMSC条件培养基组MIO-M1细胞形成的神经球面积明显增大,差异均有统计学意义(F组别=134.300,P=<0.001;F时间=82.910,P<0.001);与标准培养基和293T条件培养基组比较,BMSC条件培养基组MIO-M1细胞的EdU阳性率和细胞增生指数均显著提高,差异均有统计学意义(F=6.973、74.110,均P<0.05);与标准培养基和293T条件培养基组比较,BMSC条件培养基组的细胞上清液中VCAM-1蛋白质量浓度和细胞中的VCAM-1 mRNA相对表达量均显著升高,差异均有统计学意义(F=13.720、7.896,均P<0.05);MIO-M1细胞在分化条件下,BMSC条件培养基组的MIO-M1细胞在mRNA水平的PKCα、Rhodopsin、Tuj1和MAP2相对表达量较标准培养基组和293T条件培养基组均明显升高,差异均有统计学意义(F=14.490、5.424、14.330、7.405,均P<0.05)。

结论

BMSC条件培养基可以改变Müller细胞的形态,并促进其增生、黏附和向视网膜神经元的分化。

引用本文: 葛玲玲, 李沂键, 黎其友, 等.  骨髓间充质干细胞条件培养基对人自发永生化Müller细胞系增生、黏附和分化的促进作用 [J] . 中华实验眼科杂志, 2022, 40(3) : 199-209. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20210702-00386.
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视网膜变性疾病是包含视网膜色素变性、年龄相关性黄斑变性和糖尿病视网膜病变等在内的一类疾病,可导致视力障碍,严重影响患者的生活质量。该类疾病的主要特点是视网膜神经元功能障碍和丧失,继而导致视觉功能不可逆的损害,目前尚无有效的治疗方法[1]。细胞替代治疗是恢复异常视网膜视觉功能一种潜在的有效方法,已成为视网膜再生研究的重要方向。通过干细胞移植可再生损伤的视网膜神经元,但存在增生能力偏低、难以向特定神经元优先分化等问题,成为有效修复视网膜的技术瓶颈[2]。MIO-M1细胞是自然筛选的人源永生化Müller细胞系,具有自我更新的干细胞特性,并有分化成为各种视网膜神经元的潜能[3,4]。研究表明,MIO-M1细胞能够与视网膜神经元进行细胞整合和分化[4,5],取代退化的视网膜细胞,是一种理想的移植细胞来源,但MIO-M1细胞同样存在上述增生能力和定向分化问题。有研究报道间充质干细胞条件培养基可以提高细胞增生和分化的潜力[6,7]。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是骨髓内存在的一类非造血干细胞,可以通过成熟的技术获得,因此受到广泛关注。前期有研究表明,BMSCs能通过产生神经营养因子促进神经干细胞(neural stem cells,NSCs)的增生和分化,具有较强的神经保护作用[8,9]。在视网膜的研究中,BMSCs分泌的神经营养因子、抗炎细胞因子和外囊泡对青光眼和光损伤视网膜模型有较好的治疗效果[9,10,11,12,13,14]。本实验室前期研究发现,BMSCs和视网膜祖细胞(retinal progenitor cells,RPCs)联合移植于视网膜变性大鼠的视网膜下腔,较单独移植一种细胞(BMSCs或RPCs)能更好地维持视网膜功能,并提高RPCs向感光细胞分化的比率[15,16]。此外,既往研究也表明,BMSCs与NSCs体外共培养可促进NSCs分化和轴突发育[17]。然而BMSCs对MIO-M1细胞增生能力和定向分化的影响尚未明确。本研究中拟探索BMSCs来源的条件培养基对MIO-M1细胞增生和分化的作用。

 
 
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