干细胞研究揭示了星形胶质细胞的脑保护力

星形胶质细胞

来自UC DAVIS的新出版的干细胞研究揭示了星形胶质细胞的脑保护力，发现星形胶质细胞可以保护脑组织并降低由于中风和其他缺血性脑疾病的残疾。

萨克拉门托，加利福尼亚州 - 再生医学最大的目标是为中风开发新的治疗方法。到目前为止，疾病的干细胞研究专注于开发治疗性神经元 - 脑中的电脉冲的主要动送器 - 当氧气到大脑的氧气受到血液凝块或血管中的血液中受损的损坏组织。然而，新的UC DAVIS研究表明，其他小区可能更适合任务。

今天发表于今天的自然通信，大型合作研究发现，星形胶质细胞 - 血脑屏障的神经细胞 - 可以保护脑组织，降低由于中风和其他缺血性脑障碍的残疾。

由于神经元的支持作用，“星形胶质细胞通常被认为是”家务的细胞“，但它们实际上更加复杂，”在UC戴维斯的生物化学和分子医学副教授和学习的高级作者。“它们对几种大脑功能至关重要，并且被认为保护神经元免受伤害和死亡。它们不是神经元等易激的细胞，并且更容易利用。我们希望探讨他们在卒中开始治疗神经系统疾病的潜力。“

邓别可补充说，在这种情况下尚未研究星形胶质细胞的治疗潜力，因为在干细胞疗法所必需的纯度水平处于挑战性上的纯度水平。此外，没有很好地理解与保护和修复脑损伤有关的特定类型的星形胶质细胞。

该团队通过使用称为烯族的转录因子（符合基因的蛋白质）来区分人胚胎干细胞进入星形胶质细胞。这种方法产生了先前未被发现的星形胶质细胞，称为olig2pc-astros。更重要的是，它产生了几乎100％纯度的星形胶质细胞。

然后研究人员比较了olig2pc-astros的影响，另一种类型的星形胶质细胞，叫做NPC-Astro，没有治疗三组大鼠缺血性脑损伤。将大鼠移植的大鼠与olig2pc-astros一起经历过优异的神经保护，以及较高水平的脑源性神经营养因子（bdnf），与神经生长和存活相关的蛋白质。移植着NPC-Astro或接受的大鼠没有治疗表现出更高水平的神经元损失。

为了确定星形胶质细胞是否受到影响的行为，研究人员使用了水迷宫来衡量老鼠的学习和记忆。在迷宫中，需要大鼠来利用记忆而不是视觉到达目的地。在移植后14天测试时，接受OLIG2PC-ASTOS的大鼠在比接受NPC-ASTRO或没有治疗的大鼠的时间内导致迷宫明显更少。

研究人员使用细胞培养实验来确定星形胶质细胞是否可以保护神经元免受氧化应激，这在中风后脑损伤中起着重要作用。它们暴露于用两种类型的星形胶质细胞与过氧化氢共培养的神经元以复制氧化应激。他们发现，虽然两种类型的星形胶质细胞提供了保护，但烯酮均具有更大的抗氧化效果。进一步的研究表明，OLIG2PC-ASTRO具有较高水平的蛋白质NRF2，这增加了小鼠神经元中的抗氧化活性。

“我们感到惊讶，很高兴发现，除了重建改善学习和记忆的神经电路之外，Olig2PC-Astros保护神经元免受氧化应力的影响，”邓说。“

研究人员还研究了新发现的星形胶质细胞的遗传质量。全球微阵列研究表明，它们遗传地与标准的NPC-Astro相似。然而，olig2pc-astros表达了与神经保护有关的更多基因（例如BDNF和血管活性内皮生长因子，或VEGF）。许多这些基因有助于调节突触的形成和功能，其携带神经元之间的信号。

额外的实验表明，Olig2PC-AstrO和NPC-Astros在小鼠神经元中加速了突触发育。然而，Olig2PC-Astro对NPC-Astro具有显着更大的保护作用。

除了治疗上有所帮助之外，Olig2PC-Astros除了肿瘤形成，仍然存在于移植它们的脑区域，并没有区分其他细胞类型，例如神经元。

“博士邓小平的团队表明，这种用于从胚胎干细胞中衍生星形胶质细胞的新方法产生了一种细胞群，更纯净，功能优于星形胶质细胞衍生的标准方法，“UC戴维斯研究所的再生治疗主任Jan Nolta表示。“脑损伤模型中所见的功能改进令人印象深刻，BDNF的水平较高。我会很高兴看到这项工作扩展到亨廷顿疾病等其他脑病模型，众所周知，BDNF具有积极影响。“

邓省补充说，结果可能导致对许多神经变性疾病的干细胞治疗。

“通过创造一种高度纯净的星形胶质细胞群体并展示其治疗益处和安全性，我们开辟了使用这些细胞恢复脑功能的可能性，例如阿尔茨海默病，癫痫，创伤性脑障碍，脑瘫和脊髓损伤等条件，“邓说。

彭江的UC戴维斯和牧民儿童医院是学习潜在客户。邓和江的共同作者是陈辰，奥尔加·赫科纳夫，赫渡涌和大卫·戴维斯和墓地的大卫乐趣为儿童; Quanguang Zhang and Reimin Wang of Georgia医学院; Mahendra Rao国家健康研究院（NIH）再生医学中心;德克萨斯大学健康科学中心的刘莹。

该研究部分由NIH（授予R01NS061983，R01ES015988和R01NS025044），国家多发性硬化学会，儿童纪念馆纪念馆（STAMAN OGILVIE FIMB）和备中中风中心的国家多发生组织，SCHINERS医院资助。

出版物：彭江等人，“HESC-衍生的oIg2 +祖细胞产生的星形症亚型，具有针对缺血性脑损伤的保护作用，”自然通信4，物品编号：2196; DOI：10.1038 / ncomms3196

图像：加州大学戴维斯分校卫生系统