人源性脂肪干细胞分泌PTX3抑制细胞凋亡促进帕金森病多巴胺能神经元修复的分子机制的研究

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背景:帕金森病(PD)是一种进行性神经退行性疾病,其主要病理改变与中脑的黑质(Substantianigra,SN)纹状体(Striatum,STR)通路中的多巴胺能神经元变性、缺失有关。细胞凋亡是PD的发病机制假说之一。目前治疗PD主要以左旋多巴替代疗法为主,尽管可以改善患者的行为症状,但却不能阻止疾病的进展,且长期使用还会出现较大的副作用。脂肪间充质干细胞(hADSCs)因其具有来源丰富、取材方便、免疫原性低、无伦理争议等优点使其成为了研究热点。正五聚蛋白-3(PTX3)又称为肿瘤坏死因子(TNF)诱导基因14蛋白(TSG-14),属于急性期蛋白超家族,不仅可促进组织修复,还可促进中风后脑功能恢复和神经元再生。此外,既往研究证明帕金森氏病和阿尔茨海默氏病的血浆中的PTX3的表达水平明显高于其他健康老年人,但PTX3在帕金森病中的具体作用尚未见报道。本研究主要探讨hADSCs是否通过分泌PTX3抑制6-OHDA损伤的多巴胺能神经元凋亡的作用机制。方法:单侧注射6-OHDA至黑质部位构建PD小鼠模型,在纹状体中立体定向注射hADSCs,评估其在6-OHDA诱导的小鼠模型中的治疗效果。此外,使用组织器官型脑片构建PD的体外模型,并通过hADSCs和6-OHDA诱导的组织器官型脑片共培养来评估治疗效果。通过RNA-seq,人类蛋白细胞因子阵列和无标记定量蛋白质组学(lable-free)分析hADSCs分泌的细胞因子,鉴定出hADSCs分泌的关键细胞因子 PTX3。应用 qRT-PCR,western blot,Fluoro-Jade C,Tunel实验和免疫荧光分析等技术评估hADSCs分泌的PTX3抑制DA神经元凋亡的作用并解析其具体分子机制。结果:在这项研究中,我们发现hADSCs在体内和体外模型中对多巴胺能(DA)神经元具有保护作用,并证实Pentraxin3(PTX3)是在hADSCs保护DA神经元中的关键细胞因子。此外,应用立体定位注射人重组Pentraxin3(rhPTX3)可以改善PD小鼠的行为学症状,对DA神经元起到神经保护作用。体外模型中同样证实rhPTX3对DA神经元也具保护DA神经元的作用,并且siPTX3治疗体内和体外PD模型的结果显示,hADSCs治疗效果明显优于siPTX3。tunel和Fluoro-Jade C结果显示,hADSCs和rhPTX3都可减少DA神经元凋亡,但是siPTX3抑制凋亡的效果不如hADSCs明显。进一步q-PCR和western blot结果发现经hADSCs或者rhPTX3治疗后,DA神经元中的caspase3、caspase8、TRADD、FADD表达明显减少。结论本研究揭示了 hADSCs分泌PTX3抑制DA神经元细胞凋亡和变性并改善PD小鼠行为学症状,从而挥神经保护作用。本项目将为基于PTX3治疗PD的药物开发提供理论依据,具有潜在的临床转化价值。
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