低氧對大鼠神經(jīng)干細胞與人骨髓間充質(zhì)干細胞基因表達譜的影響.pdf

1、低氧是生命發(fā)育的基本環(huán)境，如在妊娠的早期，胚胎的發(fā)育是處在低氧環(huán)境中的，成年哺乳動物的腦組織和骨髓中的氧濃度約為1～4％，均為低氧環(huán)境。低氧可誘導大多數(shù)細胞或組織中低氧誘導因子-1(hypoxia inducible factor1，HIF-1)的表達，而HIF-1是細胞低氧反應的核心調(diào)控因子，調(diào)控著一系列低氧相關基因的表達。 神經(jīng)干細胞(neural stem cell)是一類具有高度自我更新能力和多項分化潛能的神經(jīng)前體細胞。

2、它在治療常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病與缺血性疾病中具有潛在的價值。人骨髓間充質(zhì)干細胞(human bone marrow-deftvedmesenchymal stem cell，hMSC)是存在于骨髓中的非造血干細胞。由于hMSCs的移植具有多向分化和不發(fā)生免疫排斥反應或程度較低的優(yōu)點，目前被廣泛應用于帕金森病等疾病的細胞移植和基因治療的研究。 本研究是建立在本實驗室前期研究——持續(xù)性低氧(3％O<,2>)可以促進rNSCs和

3、hMSCs體外增殖的基礎上，通過基因芯片檢測低氧時兩種干細胞差異表達基因的變化情況。通過生物信息學分析差異表達基因的結(jié)構與功能，并試圖探討低氧促進這兩種干細胞增殖的分子機制。 1．低氧對大鼠神經(jīng)干細胞基因表達譜的影響: 1．1低氧后rNSCs中差異表達基因的數(shù)目和功能分類將來源于胚胎E14.5天的大鼠中腦神經(jīng)干細胞分別在低氧(3％O<,2>)和常氧(20％O<,2>)環(huán)境中培養(yǎng)，基因芯片技術分析顯示了，低氧24h與72h

4、后，在5705個大鼠基因中有差異表達的基因共有131個，其中24h時的差異表達基因數(shù)是71個；72h差異表達基因數(shù)是62個。對差異表達的基因進行基因功能分類發(fā)現(xiàn)：代謝類基因最多，其次是運輸類基因、細胞分化及黏附類基因。 1．2 RT-PCR驗證HIF-1靶基因和增殖相關的基因由于我們的前期實驗證明了低氧促NSC增殖是有HIF-1參與的，我們對131個差異表達基因中，7個已知的HIF-1靶基因(ldha、aldoa、enol、ga

5、pdh、tpi1、pgk1、bnip3)和5個與細胞周期和增殖相關的基因(dnaja2、ccnbkl、tgfβ2、ccng1、rgs7)做RT-PCR驗證。結(jié)果顯示：這12個基因的RT-PCR驗證結(jié)果同芯片結(jié)果的一致率為58.3％。 1．3生物信息學分析有可能是HIF-1靶基因的差異表達基因通過生物信息學分析預測，在除了已知的7個HIF-1靶基因以外的基因中，我們發(fā)現(xiàn)在24h有13個差異表達基因存在HIF-1的靶位點，72h有1

6、2個基因存在HIF-1的靶位點，可能也與HIF-1信號途徑有關。其中，PPPlcb是在兩個時間點上都有差異表達且有HIF-1靶位點的基因。 以上結(jié)果表明：驗證后的7個HIF-1靶基因在24h與72h時都基本上調(diào)了，從而進一步證明了本實驗室以往研究結(jié)論：HIF-1參與了低氧促NSC增殖過程。 2．低氧對人骨髓間充質(zhì)干細胞基因表達譜的影響: 2.1低氧后hMSCs中差異表達基因的數(shù)目和功能分類本研究亦對不同低氧時間內(nèi)

7、hMSCs芯片上的差異表達基因進行計數(shù)和功能分類。結(jié)果顯示：hMSC基因芯片上共有21329個的基因，其中差異表達基因共有282個，我們發(fā)現(xiàn)在24h時差異表達基因最多。 在功能分類中結(jié)果顯示：代謝類基因最多，其次是信號轉(zhuǎn)導類基因、發(fā)育類基因和運輸類基因。 2.2 RT-PCR驗證HIF-1靶基因和連續(xù)變化差異表達基因本研究從282個差異表達基因中找出了4個已知的HIF-1的靶基因(pgkl、igfbp3、bnip3、tg

8、fβ3)，和12個連續(xù)變化的基因(hac、bnip3、eests、ndrgl、nefl、tfrc、his1、ddr1、trib3、ahnak、tnfrsf11b、txnip)做RT-PCR驗證，發(fā)現(xiàn)了它們在36h與72h時變化最多?？偟尿炞C率達到84.6％。 2.3生物信息學分析有可能是HIF-1靶基因的差異表達基因我們對12個連續(xù)變化的基因進行預測，發(fā)現(xiàn)在這12個基因中有3個基因存在HIF-1的靶位點，它們分別是：his1、t