GBP2对人脐带来源间充质干细胞生物学特性影响的实验研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yishumi1
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目的:探讨GBP2对人脐带来源间充质干细胞(hUC-MSC)生物学特性的影响及治疗急性移植物抗宿主病(aGvHD)的疗效。内容:1.构建过表达GBP2的慢病毒载体并转染hUC-MSC;2.体外实验探讨GBP2对hUC-MSC生物学特性和免疫调节能力的影响;3.构建小鼠aGvHD模型探讨GBP2对hUC-MSC治疗aGvHD疗效的影响。方法:1.体外扩增培养hUC-MSC,利用倒置显微镜和流式细胞术鉴定hUC-MSC细胞形态和表型。对hUC-MSC进行成脂成骨诱导,检测hUC-MSC体外成脂成骨分化能力。q-PCR检测成脂成骨分化关键转录因子的表达。2.构建过表达GBP2的慢病毒载体和对照载体并转染hUC-MSC,荧光显微镜和流式细胞术检测转染效率,实时荧光定量PCR(q-PCR)与Western blot检测稳定过表达GBP2的hUC-MSC(GBP2highUC-MSC)和对照细胞(NC)中GBP2的表达。吉姆萨染色和流式细胞术检测hUC-MSC、NC、GBP2highhUC-MSC的细胞形态和细胞表型。3.对GBP2highhUC-MSC和NC进行成脂成骨诱导分化,油红O染色评价细胞的体外成脂分化能力,碱性磷酸酶(ALP)染色评估细胞的成骨分化能力,q-PCR检测成脂和成骨分化关键转录因子PPAR-γ、ADI、OPN、ALP的表达;流式细胞术、CCK8实验和细胞划痕实验检测hUC-MSC、NC、GBP2highUC-MSC的细胞周期、增殖能力和迁移能力。4.将hUC-MSC、NC、GBP2highhUC-MSC分别与小鼠T淋巴细胞共培养,CFSE染色法检测3种MSC对T淋巴细胞增殖能力的影响。分离小鼠单核细胞并诱导分化为巨噬细胞,将其与3种MSC共培养,诱导M1型巨噬细胞,流式细胞术检测M1型巨噬细胞比例。5.建立小鼠aGvHD模型,尾静脉注射hUC-MSC、NC、GBP2highUC-MSC进行治疗。通过观察记录小鼠体重、存活率、活动度等指标评估小鼠的生存状态;HE染色评价小鼠肝、肺、小肠、肛周皮肤的病理学改变;免疫组化法检测小鼠肝组织中巨噬细胞改变;收取腹腔巨噬细胞,流式细胞术检测小鼠腹腔M1型巨噬细胞比例。结果:1.对培养的hUC-MSC进行鉴定,结果表明,倒置显微镜下可见hUC-MSC呈长梭形、涡旋状、贴壁生长。流式细胞术检测hUC-MSC细胞表型,其高表达CD73、CD90、CD105(>95%),低表达 CD14、CD34、CD45(<2%)。油红O染色和碱性磷酸酶(ALP)染色结果显示,诱导组细胞出现大量红色脂滴,且ALP活性显著升高。q-PCR检测成脂和成骨分化相关转录因子PPAR-γ、ADI、OPN、ALP均高表达。以上结果表明培养的hUC-MSC符合MSC鉴定标准。2.成功构建过表达GBP2的慢病毒载体和对照载体并转染hUC-MSC。荧光显微镜和流式细胞术检测转染效率,结果显示,过表达GBP2的慢病毒及对照病毒转染的hUC-MSC均出现大量绿色荧光,两种细胞的EGFP转染效率均达95%以上。q-PCR和Western blot检测结果表明,转染过表达GBP2慢病毒载体的 hUC-MSC 高表达 GBP2(P<0.001),即获得 NC 和 GBP2highhUC-MSC。吉姆萨染色和流式细胞术对两种细胞的生物学特性进行鉴定,结果显示,NC和GBP2highhUC-MSC的细胞形态和细胞表型均未发生变化。3.对NC和GBP2highhUC-MSC进行成脂成骨诱导,结果显示,两种MSC均可体外诱导获得脂肪细胞和成骨细胞,且成脂和成骨关键转录因子均高表达。与NC组相比,GBP2highhUC-MSC的ALP活性显著升高,q-PCR检测成骨分化标志基因OPN和ALP表达的亦显著高于NC组(P<0.01),提示过表达GBP2可有效促进hUC-MSC的成骨分化。4.将 hUC-MSC、NC、GBP2highhUC-MSC 接种到 6 孔板,检测 3 种 MSC的细胞周期、细胞增殖及迁移能力,结果表明,3种MSC的细胞周期均未发生改变。CCK-8检测结果显示,GBP2highUC-MSC的增殖能力显著高于hUC-MSC和NC。细胞划痕实验结果表明,GBP2highhUC-MSC的迁移能力亦明显高于hUC-MSC 和 NC。5.将hUC-MSC、NC、GBP2highhUC-MSC与小鼠T淋巴细胞共培养,结果显示,与GBP2highhUC-MSC共培养的T淋巴细胞的增殖能力显著增强(P<0.01)。q-PCR检测T淋巴细胞中促炎因子IL-17A的表达显著降低,提示GBP2highhUC-MSC抑制T淋巴细胞增殖的能力减弱。将3种MSC与小鼠巨噬细胞共培养,并诱导巨噬细胞向M1型极化,流式细胞术检测M1型巨噬细胞的表面标志物CD80表达,结果显示,与GBP2highhUC-MSC共培养的巨噬细胞高表达CD80,提示GBP2highhUC-MSC抑制巨噬细胞M1极化的能力显著降低。以上结果说明,过表达GBP2可显著降低hUC-MSC对T淋巴细胞增殖和巨噬细胞M1极化的抑制作用,进而影响MSC的免疫调控能力。6.为探究GBP2是否影响hUC-MSC治疗aGvHD的疗效,我们构建了小鼠aGvHD模型,并通过尾静脉注射hUC-MSC、NC、GBP2highhUC-MSC进行治疗,aGvHD组注射PBS作为阳性对照组,正常小鼠作为阴性对照组。结果表明,除阴性对照组以外,其余各组小鼠体重均出现显著降低,1w后开始缓慢上升,其中GBP2highhUC-MSC组较hUC-MSC组和NC组体重恢复缓慢,但各组体重无显著差异;治疗3w后,hUC-MSC组和NC组小鼠生存率显著高于GBP2highhUC-MSC组,且Cook评分亦显著低于GBP2highhUC-MSC组。HE染色检测各组小鼠肝、肺、肛周皮肤、小肠的病理学改变,结果显示,GBP2highhUC-MSC组小鼠组织水肿与炎症浸润情况明显高于hUC-MSC组和NC组。免疫组化和流式细胞术检测小鼠肝组织和小鼠腹腔中巨噬细胞M1型的极化,结果表明,GBP2highhUC-MSC组巨噬细胞M1极化比例均显著升高。以上结果表明,过表达GBP2可显著降低hUC-MSC对aGvHD的治疗作用。结论:过表达GBP2可有效促进MSC的成骨分化,降低MSC抑制T淋巴细胞增殖和促进巨噬细胞的M1型极化作用,进而降低MSC治疗aGvHD的疗效。
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