中国临床康复第加卷第4, 疗2006—11—10出版
Chinese Journal of Clinical Rehabilitation,November io 2006 Vo1.io N0.41
人参总皂苷在神经干细胞移植治疗帕金森病模型小鼠中的作用
王莎莉,李英搏,王亚平
19
・基础研究・
重庆医科大学基础医学研究所重庆市生物化学与分子药理重点实验
・宣,重庆市400046
王莎莉,士,l956年生,重庆市人,汉族,1982年重庆医科大学毕业,学
士,教授,博士研究生导师,主要从事干细胞生物学和中药药理的研究。
. 中图分类号:R394.2 文献标识码:A 文章编号:1671—5926(2006)41—0019-03
’ 收稿日期;2006—04 24修回日期:2006加5—24 f06—50—3—2269/S,X1
Effect of total saponin of panax ginseng on mice with
Parkinson disease treated by neural stem cell transplantation
Wang Sha—li.Li Ying—bo.Wang Ya—ping
Institute for Basic Medical Sciences,Key Laboratory of Biochemistry and
Molecular Pharmacology, Chongqing University of Medical Seienees,
Chongqing 400046,China
Wang Sha-li,Professor,Tutor of doctor,Institute for Basic Medical
Sciences,Key Laboratory of Biochemistry and Molecular Pharmacology,
Chongqing University of Medical Sciences,Chongqing 400046,China
Re.ived:2006一O4—24 Accepted:2006—05—24
Abstract
AIM:To transplant the neural stem cells(NSCs1 treated by total saponin
of panax ginseng(TSPG)or TSPG integrated with interleukin—l(IL—1)into
the striatum of mice with Parkinson disease(PD),and investigate the effect
of TSPG—treated neural stem cell tmnsplantation on PD mice.
METHODS:The experiment was conducted at the Institute for Basic
Medical Sciences, Key Laboratory of Biochemistry and Pharmacology of
Chongqing University of Medical Sciences from September 2004 to July
2o05.①The NSCs of cortex were isolated from the brain of embryos of
7一l 2 weeks.and then cultivated and purified.which were then identified by
immunocytoehemeal staining with mice-anti—huamn nestin antibody.and at
the same time NSCs were marked by 4.6-diamidino-2一phenylindole(DAPI).
②/n vitro cultivation of TSPG and NSCs and the group-division of the
experiment:NSC group:NSCs were routinely cultured.TSPG group:NSCs
were added with TSPG at the terminal concentration of 200 ug/mL to
culture.TSPG+II,1 group:IL广1 with the terminal concentration of 200 nWmL
was added into the TSPG group and cultured for 3 days,preparing for
transplantation. ⑨Twenty healthy and clean grade mice were
intmgstrically injected with 1-methyl-4-phenyl-l,2,3,6-tetrahydropyridine
(MPTP)according to 30 ms/ks,so as to establish PD mice models.The
scores of paralysis agitans,auto-activity and memory function in mice were
rec0rded,and the mice models of PD were evaluated.④The NSCs treated
bv TSPG were respectively transplanted into the striatum of mice with PD
mice of 3 groups,and phosphate buffer(PBS)group(injected with PBS at
the same dose)was set up at the same time.The behavioral changes in mice
models at 60(1ays after transDlanta【jon:the distribution and migration of
transplanted NSCs inside the brain were observed under the fluorescence
microscope.The dopaminergie neumns diferentiated from transplanted
NSCs inside the brain were detected by tymsine hydmxylase Ia)
immunocytochemical stain.
RESULTS: ①The nestln in purified NSCs isolated from the cerebral
cortex of abortus was in positive expression after more than 3 passages of
purified culture.The percentage of marked DAPI of NSCs arrived at 100%.
and the nuelei of NSC expressed blue fluorescence.( ̄Twenty mice models
-were successfully estabhshed
.③The times of auto.activity in PD mice of
NSCs group. MPrP group and IL-I group before and after the
transplantation of NSCs within 5 minutes were significantly greater than
that in the eontml group(52.0 ̄1.6,81.0 ̄2.8,98.0 ̄3.7,P<0.05 OF 0.01).
(垒) rhe scores of paralysis agitans(2 polnts/mouse,3 points/4 mice in
each group).PBS group:2 points/mouse。3 points/4 mice.NSC group
(2 points/3 mice,3 points/2 mice).TsPG group(2 points/4 mice,
3 points/mouse).TSPG+IL-1 group(1 point/2 mice,2 points/2 mice,
3 points/mouse). ⑧Detection of the distribution and migration of
transplanted NSCs in the brain of PD mice models as well as the
differentiated dopaminergic neurons showed that the TSPG+IL-l group was
better than the TSPG group,while the TSPG group was much better than
the NSC group.No effect was found in the PBS group.
CONCLUSION:TSPG can promote the treatment of PD by NSC
transplantation.
Wang SL.Li YB,Wang YP Effect of total saponin of panax ginseng on mice with
Parkinson disease treated by neural stem cell transplantation Zhongguo Linchuang
Kanffu 2006;10(41):19—21(China}
王莎莉,李萸搏,王亚平.人参总皂苷在神经干细胞移植治疗帕金森病模型小鼠中
的作用U1l中国临床康复,2006,10{411:19—21 1www zglckfcam]
摘要
目的:将人参总皂苷或人参总皂苷与白细胞介素1联合处理的神经干
细胞移植到帕金森病模型小鼠纹状体内,观察人参总皂苷在移植治疗
帕金森病模型小鼠中的作用。
方法:实验于2004-09/2005-07在重庆医科大学基础医学研究所重庆
市生物化学与分子药理重点实验室完成。①从7~12周龄流产胚胎脑中
分离皮质细胞,体外培养,纯化,分别用鼠抗人nestin抗体行免疫细胞
化学染色,鉴定神经干细胞,并用4,6一二乙酰基一2苯基吲哚标记细胞。
②人参总皂苷与人神经干细胞的体外培养,实验分组:神经干细胞组,
常规培养神经干细胞;人参总皂苷组,常规培养体系中加入人参总皂苷
(终浓度200 mg/L);人参总皂苷+白细胞介素1组,在人参总皂苷组培
养体系中加入白细胞介素1(终浓度200 ng/L),均培养3 d,待移植用。
⑧健康清洁级小鼠20只,腹腔注射1一甲基一4一苯基一1,2,3,6一四羟吡啶
(30 mg/kg),建立帕金森病小鼠模型。记录小鼠震颤麻痹评分,自发活
动和记忆功能,对模型进行评价。④将经人参总皂苷处理的神经干细
胞,按所分实验组注入帕金森病小鼠纹状体内,同时设立磷酸盐缓冲液
组(注入同体积磷酸盐缓冲液),移植后60 d观测模型鼠行为学改变情
况;荧光显微镜下观察移植的神经干细胞在帕金森病模型鼠脑内分布和
迁移;酪氨酸羟化酶免疫组织化学染色,对移植的神经干细胞在脑内分化
为多巴胺能神经元样细胞进行检测。
结果: 从流产人胚胎脑组织中分离、纯化的神经干细胞细胞,经3代
以上的传代纯化培养,神经球nestin呈阳性表达,所有神经干细胞细胞
核标记上蓝色荧光,标记率达100%。②20只小鼠均建模成功。③神经
干细胞组、人参总皂苷组、人参总皂苷+白细胞介素1组神经干细胞移
植后帕金森病小鼠5 min自发活动的次数均多于对照组(52.0 ̄1.6,
81.0+2.8,98.O-a:3.7,P<0.05或0.01)。④震颤麻痹评分(每组对照均为2
分1只,3分4只),磷酸盐缓冲液组2分1只,3分4只;神经干细胞组
2分3只,3分2只;人参总皂苷组2分4只,3分1只;人参总皂苷+白
细胞介素1组1分2只,2分2只,3分1只。⑤移植的神经千细胞在帕
金森病模型鼠脑内分布和迁移以及分化多巴胺能神经元样细胞的检测
显示,人参总皂苷+白细胞介素l组优于人参总皂苷组,人参总皂苷组
优于神经干细胞组,磷酸盐缓冲液组无作用。
结论:人参总皂苷在神经干细胞移植治疗帕金森病中发挥促进作用。
主题词:干细胞;细胞移植;帕金森病;小鼠
0 引言
现代药理学研究表明,人参总皂苷具有抗衰老、抗
氧化、提高免疫力和增强记忆力等作用。作者前期的实
验也证明人参总皂苷有明显的促进神经干细胞增殖和
分化为多巴胺能神经细胞的作用。但是,经人参总皂苷
处理的神经干细胞能否在移植治疗帕金森病模型小鼠
中发挥更好的作用?本实验采用现代生物学实验技术,
将人参总皂苷体外作用于神经干细胞后,植入帕金森病
模型小鼠脑内,比较移植前后小鼠行为学变化,观察移
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20
ISSN 1671—5926 cN 21—1470/R 荪 人参总皂苷在神经干细咆移植治疗帕金森病
.础^ c0m kf23385083@sina.com ’ 模型小鼠中的作用
植细胞在帕金森病小鼠脑内的存活、分布、迁移和分化
情况,旨在为临床上开展神经干细胞脑内移植治疗帕金
森病以及挖掘人参新的临床用药提供理论与实验依据。
I材料和方法
设计:对照实验。
单位:重庆医科大学,重庆市生物与分子药理重点
实验室。
材料:实验于2O04-09/2005—07在重庆医科大学
基础医学研究所,重庆市生物化学与分子药理重点实验
室完成。雄性C57/BL6J纯系小鼠,清洁级,18 ̄20周
龄,体质量(20+2)g,重庆医科大学实验动物中心提供
(合格证号SCXK[渝]20020001)。人参总皂苷,重庆中
药研究所分离、提取 鉴定,纯度>95%。DMEM培养
基,美国GIBCO公司提供;神经干细胞培养添加剂
B27,4,6一二乙酰基一2苯基吲哚,1一甲基一4一苯基一1,2,
3,6一四羟吡啶,酪氨酸羟化酶,白细胞介素1Chemieon
公司提供;nestin抗体,博士德公司提供。
设计、实施、评估者:由重庆医科大学专家组评估,
主要实施者为第二作者。
方法:
人胚胎神经干细胞的分离、纯化、传代及鉴定:按本
室方法进行。收集7 ̄12周龄人工流产胚胎,分离纯化胚
脑皮质细胞,将分离细胞种植在神经干细胞培养体系
中,待原代克隆形成后收集细胞,重新培养,此后每5 ̄7
天分离克隆传代1次。其间分别用鼠抗人nestin,鉴定
神经干细胞,并用4,6一二乙酰基一2苯基吲哚标记。
人参总皂苷对神经干细胞的体外培养:实验分组:
神经干细胞组,常规培养神经干细胞,未加任何诱导
剂;人参总皂苷组,常规培养体系中加人人参总皂苷
(终浓度200 mg/L),培养3 d;人参总皂苷+白细胞介
素1组,在人参总皂苷组培养体系中加入白细胞介素
1(终浓度200 rig/L),培养3 d。离心洗涤,收集细胞,调
整细胞浓度待移植用。
帕金森病模型小鼠的建立:按文献fl,21A,鼠腹腔
注射1一甲基一4一苯基一1,2,3,6一四羟吡啶(30 mg/kg),
连续5 d。第10天,将小鼠置于ZZ一6A型自发活动监
测仪中,记录小鼠5 min内自发运动次数;用DT一6A
小鼠自动跳台测试仪,检测小鼠在通电10 min内的错
误次数和潜伏期,以评判小鼠记忆功能;用常规的震颤
麻痹评分方法表对小鼠评分,见表1。
表1震颤麻痹评分方法
与对照组相似
小鼠间断性细小震颤,但活动自如
小鼠频繁性震颤,后肢僵直.颤尾,活动逐渐受限
小鼠连续性震颧.四肢僵直,吞咽活动频繁.活动受限
小鼠因全身麻痹而死亡
神经干细胞脑内移植:将麻醉后的帕金森病模型
小鼠固定于脑立体定位仪上,以前囟为零点,参照小鼠
脑立体定位图谱定位,向纹状体内(前囟后1 mm,矢
状缝右侧2 mm,颅骨下1 mm)移植神经干细胞细胞
(2.5 L,细胞浓度为5xl07)。实验分组:磷酸盐缓冲液
组(注射同体积磷酸盐缓冲液);神经干细胞组(移植未
经任何处理的神经干细胞);人参总皂苷组(移植经
200 mg/L人参总皂苷作用的神经干细胞);人参总皂‘
苷+白细胞介素1组(移植经200 mg/L人参总皂苷+
200 ng/L白细胞介素1联合作用的神经干细胞)。细・
胞移植后60 d后观测其行为学改变,观测指标同前。
移植的神经干细胞在帕金森病模型鼠脑内分布和
迁移:神经干细胞移植后60 d,用4%多聚甲醛灌注帕
金森病模型鼠,取出脑组织O紫外光(波长400 nm)激
发蓝色荧光,荧光显微镜下观察。
移植的神经干细胞在脑内分化的检测:移植术后
60 d杀鼠,常规冰冻切片,进行酪氨酸羟化酶免疫组
织化学染色,以鉴定多巴胺能神经元样细胞。
主要观察指标:①帕金森病模型小鼠神经干细胞
移植后行为学(自发活动、记忆功能、震颤麻痹评分)变
化。②移植的神经干细胞免疫化学检测结果。
统计学分析、:所获数据经SAS 8.1统计软件进行t
检验和方差分析(q检验),计量资料以 表示。
2 结果
2.1神经干细胞培养、纯化和鉴定和标记从人流产
胚胎脑组织中分离、纯化的克隆性生长细胞,经3代以
上的传代纯化培养,神经球nestin呈阳性表达(图1),
所有神经干细胞细胞核标记上蓝。色荧光,标记率达
100%(图2)。
2.2 帕金森病模型小鼠的行为学变化 2O只模型小
鼠中,震颤麻痹评分4只2分,16只3分,均建模成
功。建模前后小鼠行为学(自发活动、记忆功能)均有显
著性差异,见表2。
表2帕金森病模型建立前后小鼠的自发活动与记忆功能
与正常鼠比较, <0.o5
■
2.3神经干细胞移植后疗效的评估 ‘
2.3.1 对自发活动影响 神经干细胞移植前后各组
帕金森病模型小鼠自发活动5 min的次数对照组、磷’
酸盐缓冲液组、神经干细胞组、人参总皂苷组、人参总
皂苷+白细胞介素l组分别为(25.2+6.2),(28.0 ̄2.5),
(52.0+1.6),(81.0 ̄2.8),(98.0 ̄3.7)。神经干细胞组与
对照组比较P<0.05,人参总皂苷组和人参总皂苷+白
细胞介素1组与对照组比较P<0+O1。
2.3.2对记忆功能的影响 见表3。
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1SSN 1671 ̄5926 CN 21-1470/R : t 中国临床康复 2006年11月10臼 第1O卷 第4l期
表3神经干细胞移植前后各组帕金森病小鼠跳台实验的比较
组别
移植前 移植后
潜 s) 5 mj 误 潜 s) 误
磷酸盐缓冲液组80.45 ̄28.30 1.3 ̄0.8
神经干细胞组 73.67 ̄36.57 1,4 ̄0.6
人参总皂苷组 74.44 ̄19.O0 1.5 ̄0.6
人参总皂苷 73.55 ̄20.10 1.4 ̄0.3
+白细胞介素1组
1.3 ̄0.3
1.3 ̄0.4
1.2:t-O.9n
1.0 ̄0.4n
●与移植前比较. (O.05,D尸<O.Ol
,
2.3.3对震颤麻痹的影响 见表4。
表4移植后小鼠震颤麻痹评分情况 (n=5,n)
2.4神经干细胞移植后迁移的观蒜神经干细胞移
植后60 d,荧光显微镜下观察到4,6一二乙酰基一2苯基
吲哚标记的移植细胞大量存活,在脑组织中较广泛分
布(图3)。
2.5移植神经干细胞在脑内分化的观察 酪氨酸羟
化酶免疫组织化学显示:神经干细胞移植后60 d,人
参总皂苷+白细胞介素1组有最多的细胞分化为了多
巴胺能神经元,其次是人参总皂苷组(图4)。
3讨论
人参是传统的“补气”中药,人参总皂苷是其主要的
有效成分同。研究显示,人参皂苷单体Rbl和Rgl选择
性作用于纹状体多巴胺系统,能保护多巴胺能神经元免
受伤害,预防多巴胺耗竭。人参皂苷能通过抗凋亡、抗氧
化等一系列机制来保护黑质神经元 。人参在许多神经
系统疾病,如阿耳茨海默病 、帕金森病阁、周围神经损伤
【目的治疗中,也发挥着积极的作用。但目前国内外实验室
的研究,主要集中在人参对神经元和胶质细胞作用方
面,还没有将其运用到调控神经干细胞的增殖和分化方
面,更未见将经人参总皂苷作用后的人神经干细胞移植
治疗帕金森病,重建退形性变的神经系统。
在促进神经干细胞增殖方面,最主要的神经生长
因子是碱性成纤维细胞生长因子和表皮生长因子,它
-们均为有丝分裂促进因子【 。而在众多的诱导神经干
细胞分化为多巴胺能神经元的细胞因子中,以白细胞
・介素1的作用最强。尽管白细胞介素1诱导神经干细
胞分化为多巴胺能神经元的机理还不清楚,但人们已
经观察到白细胞介素1通过增加Ret受体数目,提高
神经前体细胞对神经营养因子的反应性,而进一步分
化为多巴胺能神经元;白细胞介素l对多巴胺能神经
元还具有营养作用[91。因此作者以白细胞介素1为指
标来观察人参总皂苷单独使用和与白细胞介素1联
合应用时对神经干细胞的诱导分化作用。
21
作者的前期实验证明:当联合应用人参总皂苷和
白细胞介素1时神经干细胞分化为多巴胺能神经元样
细胞的阳性率远远超过单独应用人参总皂苷或白细胞
介素1。因此在既往实验的基础上,作者进一步将经人
参总皂苷以及人参总皂苷与白细胞介素1作用过的神
经干细胞植入帕金森病模型小鼠纹状体内,观察移植
前后小鼠行为学的变化,移植细胞在脑内的存活、分
布、迁移和分化情况,以进一步研究人参总皂苷在神经
干细胞移植治疗帕金森病模型小鼠中的作用。实验中
作者通过震颤麻痹评分,反映帕金森病特有的症状以
及肢体的张力和运动协调能力;自发活动,反映中枢神
经系统的兴奋状态;跳台实验,考察其记忆功能[】删。结
果表明:移植2个月后除磷酸盐缓冲液组外,各实验组
帕金森病小鼠的自发活动明显增多,记忆功能明显改
善,震颤麻痹的症状明显减轻。同时作者对标记的神经
干细胞移植后增殖分化进行了鉴定,观察到移植神经
干细胞数量上明显增多,并有大量酪胺酸羟化酶阳性
细胞广泛分布在纹状体,神经元之间建立了一定的联
系。结合帕金森病小鼠行为学症状的明显改变,提示部
分神经干细胞可能已分化为多巴胺能样神经元,并有
一定的功能表达。在这一系列改善中均以移植人参总
皂苷与白细胞介素1联合诱导的神经干细胞组效果最
明显,其症状的改善比较接近正常;移植单独用人参总
皂苷诱导后的神经干细胞的效果又强与未经人参总皂
苷诱导的神经干细胞。这些实验结果与作者J三l往的体
外实验结果相吻合。因此作者认为,人参总皂苷无论是
在体内外都可以促进神经干细胞的增殖分化,推测这
种作用的发挥可能是通过协同细胞因子和神经生长因
子间接诱导神经干细胞的增殖分化;或者人参总皂苷
能改善脑内的微环境,激活脑组织中的修复机制,从而
使多巴胺能神经元得到一定的保护,从整体上使症状
得到改善。但有关的分子生物学机制还有待深入研究。
(囤1-4见插图4l一2页)
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