泻火补肾汤对移植入脑出血大鼠脑内的神经干细胞存活分化的影响 - 国内文献区干细胞之家



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发表于 2009-3-3 12:29 |只看该作者 |倒序浏览 |打印

作者：钟鹏程, 黎杏群, 梁清华, 罗文芳, 刘清娥, 罗杰坤, 唐涛, 林源作者单位：中南大学湘雅医院中西医结合科, 湖南长沙410008


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      【摘要】  观察泻火补肾中药复方对移植入脑出血大鼠脑内的神经干细胞（neural stem cells, NSCs）存活分化的影响，并探讨其促进被移植干细胞存活的机制。方法：分离新生SD大鼠海马获得NSCs，筛选群体反应性抗体（panel reactive antibody，PRA）阳性SD大鼠并复制脑出血模型，将5溴脱氧尿嘧啶核苷（5bromodeoxyuridine, BrdU）标记的NSCs移植入脑出血大鼠脑内。移植灌胃组用泻火补肾汤煎剂灌胃干预，移植组、脑出血组蒸馏水灌胃。用逆转录聚合酶链式反应（reverse transcription polymerase chain reaction, RTPCR）法检测大鼠脑内干扰素γ（interferon gamma, IFNγ）、白细胞介素4（interleukin4, IL4） mRNA表达；免疫荧光双标记法检测移植NSCs的大鼠脑内BrdU及NF200双阳性细胞。结果：移植灌胃组大鼠脑内IFNγ mRNA的表达下调，而IL4 mRNA的表达增强（P1 b# Q% L& \3 D0 z0 Y$ m4 k
      【关键词】泻火补肾方; 神经干细胞; 干扰素γ; 白细胞介素4; 大鼠
   　　Zhong PC, Li XQ, Liang QH, Luo WF, Liu QE, Luo JK, Tang T, Lin Y. J Chin Integr Med/Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao. 2008; 6(6): 626631.
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　　Free full text (PDF) is available at; G( Z+ t, U/ b  w+ c% r. Y
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　　Indexed/abstracted in and full text linkout at PubMed.) P. u% U) X* R) a$ c1 [
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　　Effects of Xiehuo Bushen Decoction on survival and differentiation of transplanted neural stem cells in brains of rats with intracerebral hemorrhage
, B$ s' U; x: [, g- g$ x9 ^
　　Pengcheng ZHONG, Xingqun LI, Qinghua LIANG, Wenfang LUO, Qinger LIU, Jiekun LUO, Tao TANG, Yuan LIN1 N: q: N4 x5 C5 W* t$ p( w

　　Department of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine, Xiangya Hospital, Central South University, Changsha, Hunan Province 410008, China- N2 q$ b: g; i0 l' W  z3 i
& c2 z+ H4 F( B; _% m( ^
　　Objective: To investigate the effects of Xiehuo Bushen Decoction (XHBSD), a compound Chinese herbal medicine, on the survival and differentiation of transplanted neural stem cells （NSCs） in brains of rats with intracerebral hemorrhage, and to explore the mechanism of Xiehuo Bushen formula in promoting the survival of transplanted NSCs.Methods: NSCs separated from hippocampuses of neonatal SD rats were cultured. Sixtyfive panel reactive antibody (PRA) positive SD rats were selected by lymphocytotoxicity methods. The PRA positive rats were made into intracerebral hemorrhagic model and divided into three groups: cerebral hemorrhage group (n=15), NSCs transplanted group (n=25) and XHBSD group (n=25). XHBSD was orally administered after 5bromodeoxyuridine (BrdU)marked NSCs were transplanted in brains of rats with intracerebral hemorrhage in the XHBSD group. Rats in the other two groups were administered distilled water. The expressions of interferon gamma (IFNγ) and interleukin4 (IL4) mRNAs were measured by reverse transcription polymerase chain reaction (RTPCR); the numbers ofBrdU and 200 kD neurofilament (NF200) positive cells were detected by doublelabeling immunofluorescence method.Results: The expression of IFNγ mRNA was downregulated significantly in the XHBSD group, but the expression of IL4 mRNA was upregulated significantly (P

　　Keywords: Xiehuo Bushen Decoction; neural stem cells; interferon gamma; interleukin4; rats5 I- ~# m2 }3 r3 g, f( K6 q
, a6 G) l- K0 k% K0 O2 K
　　神经干细胞（neural stem cells, NSCs）具有无限增殖和多分化潜能［1］。NSCs移植治疗脑出血，促进缺失的神经功能恢复具有临床应用前景。研究表明，NSCs在一定条件下表达主要组织相容性复合物（major histocompability complex, MHC）分子，具有免疫原性［2, 3］；同时脑出血后血脑屏障损伤，脑的“免疫豁免”状态破坏，NSCs移植治疗脑出血时免疫排斥完全可能发生［4, 5］。保证NSCs移植成功必须首先避免免疫排斥。CD4 辅助性T淋巴细胞（help T cell, Th）不同亚群在移植免疫中通过其分泌的细胞因子各自发挥着独特作用：Th1细胞分泌的γ干扰素（interferon gamma, IFNγ）、白细胞介素2（interleukin2, IL2）等参与介导移植排斥反应［6］；Th2细胞分泌的IL4、IL10等则抑制CD4 Th细胞向Th1细胞分化，易于诱导移植耐受［7］。因此，定向调控Th细胞分化，成为诱导移植免疫耐受的策略之一。本实验从Th1/Th2偏移（Th1/Th2 polarization）入手，观察Th1/Th2典型的细胞因子IFNγ与IL4 mRNA表达，并检测移植入脑出血大鼠脑内的NSCs存活分化情况，研究以清热泻火、凉血活血、养阴益气、补肾益精为组方大法的泻火补肾汤能否诱导免疫耐受，促进移植的NSCs存活及其可能机制。

　　1材料与方法

　　1.1实验材料- P7 e. {! w& c9 ?) a3 `

　　1.1.1试剂和仪器

　　达尔伯克改良伊格尔培养基（Dulbecco's modified Eagle's medium, DMEM）/F12 Ham's基础培养基为HyClone公司产品，碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor, bFGF）、表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）、B27添加剂、小鼠抗巢蛋白抗体（nestin）、小鼠抗5溴脱氧尿嘧啶核苷（5bromodeoxyuridine, BrdU）及小鼠抗神经微丝（neurofilament, NF）200（分子量200 kD）单克隆抗体均为Chemicon公司产品；TRIzol RNA抽提试剂盒，美国Invitrogen公司产品；逆转录聚合酶链式反应（reverse transcription polymerase chain raction, RTPCR）一步法试剂盒，Fermentas Life Sciences公司产品；SWCJIF超净工作台，苏州净化设备厂生产；QWJ300TVBB型CO2培养箱，美国QUEUE SYSTEMS公司生产；OLYMPUS IX71荧光倒置显微镜，日本OLYMPUS公司生产；超低温冰箱、PCR热循环仪及恒冷切片机，美国Thermo公司生产；STOELTING TL2型鼠脑定位仪，美国STOELTING公司生产；Tanon GIS2020凝胶图像处理系统，上海天能公司生产；Ⅶ胶原酶，美国Sigma公司产品。
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　　1.1.2实验动物
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　　新生3 d SD大鼠4只，雌雄不限，体质量（20±5）g；成年SD大鼠95只，雌雄不限，空腹体质量220～250 g，上述动物均由中南大学实验动物学部提供，为SPF级。许可证号：SCXK（湘）20060002。% ~6 q7 k# h* a' r! c* l/ C1 X
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　　1.1.3泻火补肾方药制备
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　　中药复方泻火补肾汤（Xiehuo Bushen Decoction, XHBSD）由制大黄、牡丹皮、白芍、黄芪、菟丝子、桑寄生等药组成。购自湘雅医院药剂科。药材用蒸馏水漂洗干净，用三蒸水约400 ml煮沸30 min煎取头煎，再加三蒸水400 ml煎取第2煎，2煎药混匀，煮沸浓缩使药液浓度为1 g/ml（按生药量计算），分装小瓶，储于4 ℃冰箱备用。
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　　1.2实验方法) {6 ]. z+ w% c" J! z1 H' t  I
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　　1.2.1NSCs的分离培养鉴定及标记

　　取新生3 d的SD大鼠4只，75％酒精浸泡消毒，颈椎脱臼处死，参考Jasodhara等［8］方法，取出大脑，分离海马，去除脑室膜，机械分离成单细胞，用DMEM/F12培养液（含B27、20 ng/ml的bFGF、20 ng/ml 的EGF）置37 ℃、5% CO2的培养箱中培养。每2 d半定量更换培养基，10 d左右用机械消化法传代。第2次传代后向培养基中加入10 μmo1/L 的BrdU，48 h后，取细胞悬液少许滴于多聚赖氨酸包被的载玻片上，自然晾干后行nestin及BrdU免疫荧光染色，荧光显微镜观察并照相。

　　1.2.2群体反应性抗体值的测定

　　SD大鼠30只，腹腔麻醉取脾，剪碎置无菌平皿内不锈钢网上，碾磨过滤成细胞悬液，将悬液移至淋巴分离液，离心收集淋巴细胞，用1640培养液调整细胞密度为2106/ml。另取备选SD大鼠，断尾采血并分离血清，分别按1∶2、1∶4、1∶8、1∶16和1∶32稀释血清。于72孔滴定板每孔中依次加入8 μl石蜡油、1 μl血清和1 μl淋巴细胞，进行补体依赖的细胞毒实验［9］，倒置显微镜下观察死、活细胞数。计算视野中死细胞数和细胞总数的百分比即群体反应性抗体（panel reactive antibody, PRA）值，参照Hooper等［10］的方法分为非致敏（40%）3级，筛选出PRA阳性（致敏及高敏）大鼠65只。

　　1.2.3动物分组及处理
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　　将65只PRA阳性SD大鼠制备脑出血模型，随机分为脑出血模型组15只、移植组25只和泻火补肾汤治疗组25只。模型制备参照Rosenberg等［11］的方法。大鼠腹腔麻醉后，固定于鼠脑立体定位仪。按无菌操作规程，消毒皮肤，切开头皮，分离骨膜，暴露颅骨，行苍白球定位（前囟后1.4 mm、矢状缝右侧3.2 mm，深5.6 mm），用5 μl微量注射器在2 min内注入0.4 U Ⅶ胶原酶灭菌生理盐水溶液2.5 μl，留针5 min，针头后退0.5 mm，再留针5 min后拔针，缝合皮肤，局部络合碘消毒。蒸馏水4 ml灌胃，2次/d。移植组和泻火补肾汤治疗组大鼠于脑出血模型造模完毕后第2天行神经干细胞移植，参照Nonaka等［12］的方法，调整鼠脑立体定位仪行同侧脑室下区（前囟前1.6 mm，矢状缝右侧1.2 mm，深4.0 mm）定位。微量注射器抽取5 μl BrdU阳性的细胞悬液（细胞数为2104/μl），垂直进针，以1 μl/min的速度缓缓注入悬液，留针5 min，缓慢拔针，消毒缝合皮肤。造模及移植成功，待大鼠清醒后，移植组予蒸馏水4 ml灌胃，2次/d。泻火补肾汤治疗组予泻火补肾汤灌胃，每次4 ml，2次/d。各组分别于移植术后2、4、7、14、21 d随机取3只大鼠用于RTPCR检测；移植组和移植泻火补肾汤灌胃组分别于每时点另取2只大鼠用于免疫荧光双标记检测。- X. x  t! _# U0 U
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　　1.2.4RTPCR检测IFNγ和IL4 mRNA的表达

　　断头处死大鼠，立即取脑，放入焦碳酸二乙脂（diethyl pyrocarbonate, DEPC）处理过的玻璃匀浆器，按TRIzol试剂盒说明书提取总RNA，常规方法将RNA逆转录成cDNA，再进行PCR扩增。其中IFNγ上游引物为5’GTC ATC GAA TCG CAC CTG ATC AC3’，下游引物为5’CCG ATG TAT AGA CAT TCC TCT GG3’，扩增片断长度为532 bp；IL4上游引物为5’ATG CAC CGA GAT GTT TGT ACC3’，下游引物为5’ATG CAC CGA GAT GTT TGT ACC3’，扩增片断长度为220 bp；βactin上游引物为5’ACT CCT ACG TGG GCG ACG AG3’，下游引物为5’CAG GTC CAG ACG CAG GAG GC3’，扩增片断长度为312 bp。引物由上海生工公司合成。PCR扩增时所有cDNA 95 ℃预变性10 min，94 ℃变性30 s，IFNγ 60 ℃，IL4 55 ℃退火40 s，72 ℃延伸30 s，共30个循环。最后72 ℃再延伸10 min，4 ℃保存。取出10 μl反应产物，1.5%琼脂糖凝胶电泳，电压80 V，25 min，Tanon凝胶图像处理系统测定各条带光密度值，用平均光密度值与各组βactin光密度平均值之比表达各指标的mRNA表达水平。

　　1.2.5免疫荧光双标记检测NF200和BrdU的表达

　　移植组与泻火补肾汤治疗组大鼠的脑组织在各时间点进行灌注、固定和沉底，入恒冷切片机行连续冠状切片，厚30 μm，收集脑组织裱于明胶化载玻片上，置－20 ℃冰箱中备用。将－20 ℃内保存的切片于37 ℃复温60 min，用50% 甲醛/2氯化钠柠檬酸钠(sodium chloridesodium citrate, SSC)缓冲液65 ℃预处理2 h，2SSC 5 min4，2 mol/L HCl 37 ℃ 30 min，5% BSA封闭37 ℃ 1 h后，用BrdU单克隆抗体行四乙基若丹明异硫氰酸盐(tetraethyl rhodamine isothiocyanate, TRITC)染色，切片逐级酒精脱水，二甲苯透明，空气干燥后，置于装有多聚甲醛粉末的密闭容器内，放在80 ℃烤箱以甲醛蒸气固定2～4 h，然后用NF200抗体行异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate, FITC)染色。以上各步前后均用0.l mol/L PBS（pH 7.4）漂洗，5 min3次，常规脱水、透明、封固。荧光显微镜下分别以546 nm及490 nm波长的激发光观察切片组织内TRITC及FITC所标示的BrdU抗原及NF200抗原，观察侧脑室下区BrdU及NF200阳性细胞并照相。3 l6 k% h3 [( |  {8 k1 d. T: q
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　　1.3统计学方法# H* k$ ]* n# E5 @
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　　采用SPSS 12.0软件处理，各组数据均以x±s表示，组间两两比较用最小显著差异(leastsignificant difference, LSD)t检验（方差齐时）或Dunnettt检验（方差不齐时），检验水准α=0.05。
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　　2结果

　　2.1海马成体NSCs的分离培养及鉴定2 s0 G% X- W- E8 s/ X! g

　　将从海马分离的细胞接种到DMEM/F12培养液中，2 d后大部分细胞死亡，10%细胞贴壁，其后形成2～4个细胞团，10 d后长成大小不一的细胞团，形态规则或成桑葚状，悬浮生长，即神经球（neurosphere），经细胞免疫荧光化学检测均为nestin及BrdU抗原阳性。证明其为NSCs，且具有增殖能力。见图1和2。- t! [% d9 |* a" e

　　2.2PRA值测定
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　　曙红染色，倒置显微镜镜下观察淋巴细胞发现，淋巴细胞形态大致可分为两种：体积明显增大，折光性极弱，如“煤球状”（细胞死亡），或体积无明显变化，折光性强，如“星星状”（细胞存活）。计算死活细胞数得出PRA值，其结果显示SD大鼠群中存在致敏及高敏大鼠，可筛选作为理想的移植排斥动物。见图3。$ v! e. |6 }. A5 i2 Q
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　　2.3泻火补肾方药对行NSCs移植术后脑出血大鼠脑内IFNγ和IL4 mRNA表达的影响: W5 ~& D+ u( p  T' E" k" A9 \2 X
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　　RTPCR显示，各组IFNγ mRNA的表达于移植术后第2天最高，并随时间推移表达逐渐减弱；第4和第7天泻火补肾汤治疗组IFNγ mRNA表达低于移植组（P＜0.05）；泻火补肾汤治疗组IL4 mRNA表达逐渐增强，第7天IL4 mRNA表达达到高峰，与模型组与移植组比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见图4、5和表1。表1IFNγ和IL4 mRNA在移植术后各时间点的表达（略）

　　2.4泻火补肾方药对移植入脑出血大鼠脑内的NSCs存活分化的影响
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　　免疫荧光双标法显示，移植后各时间点，移植组大鼠侧脑室下区BrdU阳性细胞数目极少，NF200阳性细胞几乎未见表达，其位置多分布在侧脑室下区进针区周围；与移植组相比，移植灌胃组大鼠侧脑室下区BrdU、NF200双阳性细胞数目增多，阳性细胞表面可见细长突起，且此形态随时间推移渐趋明显。这说明泻火补肾方药可促进被移植入受体的外源性NSCs存活分化。见图6。
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　　3讨论

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　　脑出血（cerebral hemorrhage）为脑血管病中的危急重症，致残率和死亡率极高，至今尚缺乏有效的治疗措施和药物。脑出血后，出血灶中心区的神经细胞死亡导致神经功能的缺损，而机体自身的NSCs在应激状态下主动增殖分化，在一定程度上对损伤进行修复［13］。但中枢神经系统中神经干细胞存在的数量有限，不足以弥补神经元的缺失，因此开展细胞替代治疗已成为研究的发展趋势。
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　　在NSCs移植治疗中，同种自体移植往往受到来源的限制，多数情况下只能依赖同种异体来源的干细胞。研究发现原代NSCs无MHC分子表达，但随着体外传代次数的增加，其表面开始表达MHCⅡ类分子，存在移植排斥反应发生的可能［14］。因此，同种异体NSCs移植必须首先避免移植排斥。在移植免疫应答中，一般认为Th1型细胞因子（主要是IFNγ、IL2等）参与介导排斥反应，而Th2型细胞因子（如IL4、IL10等）可拮抗Th1细胞并抑制细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxicity T lymphocyte, CTL)的功能，从而诱导移植耐受［15］。

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　　IFNγ和IL4分别是Th1与Th2细胞所分泌的代表性的细胞因子，在Th1/Th2分化偏移过程中发挥着独特作用。Th0向Th1/Th2分化的关键事件，是IL12受体β链第二个亚单位（IL12Rβ2）的表达，以及由IL12Rβ2受体启动的信号传导。IL12Rβ2的表达受IFNγ和IL4的正负调节。IFNγ和IL4能分别促进Th1和Th2的分化并抑制对方的表达［16］。因此，若能增强IL4表达，抑制IFNγ的作用，从而上调Th1和下调Th2表达，无疑有助于移植耐受的形成。0 T$ u8 Z% U- s( v3 L+ ^/ w2 ?
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　　泻火补肾汤是本研究所黎杏群教授源于对流产的认识，结合多年治疗脑出血研究及解决神经干细胞移植治疗后排斥反应的科研经验方。黎教授从中医学角度阐释干细胞移植认为：NSCs来自父母，肾精化生，实为胎元新生之体。抑制NSCs移植排斥，诱导免疫耐受，中医学当以“保胎”立法。NSCs为纯阳之物，植入受体出血性中风之体，其本（受体）已虚，多为肝肾阴虚、肝阳偏亢，两阳相合、火自内生、火热伤阴耗气，血脉瘀滞、气血两虚。故治法以清热泻火、凉血活血、养阴益气、补肾益精，以《医学衷中参西录》之保胎经典方剂“寿胎方”为基础化裁，选《神农本草经》首载保胎要药桑寄生为君而拟泻火补肾汤，用大黄清热泻火，牡丹皮、生地黄凉血活血，白芍养阴，黄芪益气，菟丝子补肾益精，桑寄生补益肝肾、补血活血，以调整阴阳平衡。  P/ v' g4 R0 V) t: N5 y  M
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　　我们通过PRA实验筛选出致敏及高敏大鼠，复制脑出血大鼠模型，行NSCs移植，并用泻火补肾汤干预发现，与单纯移植组相比，中药复方泻火补肾汤能促进IL4 mRNA表达而抑制IFNγ mRNA表达，使Th细胞向Th2偏移，有利于避免移植排斥的不利影响；同时，通过BrdU及NF200免疫荧光双标检测，我们发现移植的NSCs在泻火补肾汤治疗组的存活和分化明显优于单纯移植组，说明中药复方泻火补肾汤能通过抑制移植排斥而促进移植的NSCs在受者脑内存活与整合。" S* E3 E" p% z: U$ @9 E. j, S: Q
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　　中药复方泻火补肾汤诱导免疫耐受，促进NSCs移植成功的可能机制还可从以下方面考虑，如增强宿主细胞Fas配体（Fas Ligand，FasL）的表达；抑制血管内皮损伤因子血管细胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule1，VCAM1）的分泌和上调转化生长因子β的表达等。本实验只是从Th1/Th2偏移入手，观察了Th1/Th2典型的细胞因子IFNγ与IL4 mRNA表达以及移植入脑出血大鼠脑内的NSCs存活分化，因此还有待于进一步的研究。
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