發(fā)布時間：2018-01-05 16:03

  本文關(guān)鍵詞：人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞干預(yù)衰老相關(guān)認(rèn)知功能下降的作用及機(jī)制研究　出處：《中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞 衰老性認(rèn)知 阿爾茨海默病 肝細(xì)胞生長因子

【摘要】：衰老是一種多因素、多器官參與的綜合性現(xiàn)象。當(dāng)個體成熟并隨著年齡增長,機(jī)體在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能等方面會出現(xiàn)一系列的退行性變化,而腦是受衰老影響最大的器官之一[1,2]。腦衰老分為生理性變化與病理性變化,前者引起的認(rèn)知能力減退的現(xiàn)象被定義為衰老性認(rèn)知(Cognitive aging)[3,4],其并不被認(rèn)為是疾病狀態(tài),后者與阿爾茨海默病(Alzheimer's disease,AD)等神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生有關(guān)。腦衰老在早期表現(xiàn)為與年齡和教育程度相對的學(xué)習(xí)記憶能力或者其它腦功能的減退,并且逐漸發(fā)展為學(xué)習(xí)記憶能力下降、執(zhí)行功能障礙和行為改變等全面性癡呆[5]。生理性腦衰老沒有發(fā)生大量神經(jīng)元凋亡的現(xiàn)象[3,6],主要表現(xiàn)樹突棘密度的降低,突觸數(shù)量的減少,突觸后膜致密物PSD(Post-synaptic density)的變薄,突觸可塑性以及神經(jīng)發(fā)生能力的下降,這些被當(dāng)作是衰老時學(xué)習(xí)記憶等認(rèn)知能力下降的重要原因[7-11]。阿爾茨海默病(AD)是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病,以進(jìn)行性記憶力減退和獲得性知識喪失、直至完全喪失日常生活活動能力為特征;其兩大病理特征是Aβ沉積形成老年斑(Senile plaque,SP)和Tau蛋白纏結(jié)形成神經(jīng)原纖維纏結(jié)(Neurofibrillary tangles,NFTs),另外還有神經(jīng)退行性疾病的共有特征,即大量神經(jīng)元的凋亡[12]。國際阿爾茨海默病協(xié)會(Alzheimer's Disease International,ADI)2016年公布的數(shù)據(jù),隨著人類壽命的延長,與衰老相關(guān)的認(rèn)知功能障礙的發(fā)病率呈現(xiàn)上升趨勢[13]。腦衰老伴隨衰老性認(rèn)知等多種改變,會引起老人生活質(zhì)量的下降,帶來巨大的家庭、社會負(fù)擔(dān);甚至進(jìn)展為AD在內(nèi)的多種神經(jīng)退行性疾病,帶來更為嚴(yán)重的后果,成為嚴(yán)重的社會和醫(yī)療衛(wèi)生問題。目前,對衰老相關(guān)認(rèn)知功能障礙的治療以緩解相關(guān)癥狀的藥物、認(rèn)知訓(xùn)練、健康的生活方式和飲食療法為主[14],但干預(yù)治療效果均十分有限。腦的衰老會引起大腦內(nèi)微環(huán)境的改變,進(jìn)而抑制神經(jīng)發(fā)生能力,破壞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原有平衡,引起記憶力下降等一系列功能改變[15,16]。近期的研究表明,通過年輕血液的循環(huán)灌注可有效改善年老實(shí)驗(yàn)動物骨骼肌、肝臟、脊髓和腦等多種組織器官內(nèi)干細(xì)胞[17,18]的功能狀態(tài),推測年輕個體來源的血液可能通過某些“年輕”活性因子發(fā)揮作用,通過系統(tǒng)性調(diào)節(jié),從而延緩和逆轉(zhuǎn)年老個體的衰老相關(guān)病變。盡管這種說法仍有待進(jìn)一步考證,但這提示我們,可以利用某些“年輕”因子的干預(yù),通過系統(tǒng)性調(diào)節(jié)衰老個體的神經(jīng)系統(tǒng),同時激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞,有可能成為有效改善和逆轉(zhuǎn)腦衰老帶來的認(rèn)知性障礙的新策略。有研究表明,通過間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)移植可以有效的修復(fù)骨、心臟、肺臟等多種組織器官[19-21]。間充質(zhì)干細(xì)胞發(fā)揮其治療作用的方式包括分化替代和通過強(qiáng)大的分泌作用發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、改善微環(huán)境、促血管新生、抑制凋亡、營養(yǎng)支持等[22,23]。而在眾多間充質(zhì)干細(xì)胞中,人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞(Human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)作為醫(yī)療廢棄物,更加容易獲取、無論理學(xué)爭議,更重要的是其免疫原性更低、處于更早的生命周期、易分離純化[24],這些使它成為臨床細(xì)胞治療更理想的種子細(xì)胞[25]。在此基礎(chǔ)上,我們提出假設(shè):hUC-MSCs作為“年輕”干細(xì)胞,在特定條件下能夠分泌大量具有多重功能的細(xì)胞調(diào)節(jié)因子等活性物質(zhì),通過系統(tǒng)性調(diào)節(jié),可能對改善衰老大腦的生理或病例狀態(tài)具有重要的作用。為了驗(yàn)證我們提出的假說,將分為兩個部分開展相關(guān)作用和機(jī)制的探索——hUC-MSCs干預(yù)衰老性認(rèn)知的作用及其機(jī)制,以及hUC-MSCs治療阿爾茨海默病的作用及其機(jī)制。我們分別選用D-半乳糖(D-galactose)致衰老小鼠作為研究衰老性認(rèn)知的模型,SAMP8小鼠(Senescence-accelerated mouse/prone 8)作為研究阿爾茨海默病的模型。研究表明,小鼠等嚙齒類動物長期皮下注射高劑量D-半乳糖,會引起機(jī)體代謝紊亂,進(jìn)而加速其臟器尤其是腦的退行性變化,類似于自然衰老的表現(xiàn)[26],主要體現(xiàn)在細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平降低[27]和海馬區(qū)神經(jīng)再生障礙[28-30]等衰老改變。所以,在本研究中,我們選擇D-半乳糖致衰老小鼠模型作為研究衰老性認(rèn)知的動物模型。另外,SAMP8小鼠顯示了許多阿爾茨海默病所具有的特性,如行為紊亂、記憶力下降、β淀粉樣蛋白沉積和tau蛋白磷酸化等,它以早期發(fā)生快速老化且伴隨顯著的學(xué)習(xí)記憶能力障礙為特征,且隨增齡而加重[31-33]。SAMP8是自然篩選得到的疾病模型,它的發(fā)育和成長,更加符合自然狀態(tài)下,從腦衰老進(jìn)展為阿爾茨海默病的過程。因此,在本研究中,我們選擇SAMP8小鼠作為研究阿爾茨海默病的動物模型。由于MSCs直徑大、粘附力強(qiáng)的原因,在小鼠等多個物種上靜脈注射MSCs會引起不同程度肺不張和肺栓塞[34,35]。而有研究稱,通過腹腔注射間充質(zhì)干細(xì)胞可以改善小鼠肌肉狀態(tài)、延長小鼠壽命[36]和改善小鼠腦白質(zhì)營養(yǎng)不良[37]。這為我們選擇腹腔移植的方式,來研究hUC-MSCs是否可以通過分泌途徑改善衰老模型鼠和AD模型鼠的認(rèn)知能力提供了依據(jù)。我們知道,在人類和小鼠的衰老過程中,大腦海馬極易受損,主要表現(xiàn)為神經(jīng)發(fā)生能力下降、突觸可塑性相關(guān)基因下調(diào)表達(dá)、新生神經(jīng)元減少、樹突棘密度降低,并帶來相應(yīng)的突觸可塑性降低和認(rèn)知功能下降[38,39]。所以,以上指標(biāo)是我們評判hUC-MSCs干預(yù)衰老相關(guān)認(rèn)知功能障礙的主要指標(biāo)。另外,海馬區(qū)是調(diào)節(jié)情景記憶和空間記憶的主要腦區(qū)[40],在認(rèn)知功能的評價上我們采用了評價空間學(xué)習(xí)記憶能力和情景記憶的相關(guān)行為學(xué)實(shí)驗(yàn):Morris水迷宮、Y迷宮、新物體識別、穿梭箱和條件恐懼實(shí)驗(yàn)等。首先,在衰老性認(rèn)知模型鼠的實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn)在建模后,模型鼠發(fā)生了一系列的腦衰老特征的改變:空間學(xué)習(xí)記憶功能的下降;CA1(Cornu ammonis 1,安蒙氏角1)突觸可塑性下降,CA1區(qū)錐體神經(jīng)元的樹突棘密度明顯降低;超微結(jié)構(gòu)顯示,在海馬CA1和DG(Dentate gyrus,齒狀回),興奮性突觸的突觸后膜致密物變薄,神經(jīng)元的微絲微管排列紊亂,髓鞘水腫分解,線粒體結(jié)構(gòu)破壞;海馬體內(nèi),興奮性突觸后膜致密物的主要成分PSD-95表達(dá)下降。hUC-MSCs移植后,上述腦衰老的特征得到了明顯的改善。同時,hUC-MSCs能夠通過激活模型鼠大腦中內(nèi)源性神經(jīng)干/祖細(xì)胞,從而促進(jìn)了大腦的神經(jīng)發(fā)生。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),移植的hUC-MSCs能夠通過激活模型鼠大腦海馬內(nèi)ERK-CREB途徑,從而發(fā)揮其干預(yù)作用。其次,在AD模型鼠實(shí)驗(yàn)中,hUC-MSCs改善了包括對環(huán)境適應(yīng)能力、探索活力、條件記憶能力、對已知事物的記憶識別能力和空間定位的能力在內(nèi)的認(rèn)知能力。并且,hUC-MSCs治療小鼠的海馬和皮層內(nèi),包括P-tau(S396)、GSK-3β、BACE1、APP在內(nèi)的AD相關(guān)蛋白的表達(dá)量得到下調(diào),且其皮層和海馬內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志Nestin表達(dá)量上調(diào)。進(jìn)一步,通過高通量篩選、生物信息學(xué)分析和多個AD細(xì)胞模型,篩選出關(guān)鍵的作用因子HGF,并且在AD模型鼠上確認(rèn)了HGF的治療作用。通過體外模型證實(shí),hUC-MSCs能夠通過HGF/c-Met系統(tǒng)介導(dǎo),激活A(yù)KT通路,進(jìn)一步抑制GSK-3β的活性,從而下調(diào)Tau蛋白的磷酸化水平,最終修復(fù)受損的神經(jīng)細(xì)胞。綜上,兩部分結(jié)果表明,一方面hUC-MSCs能夠通過分泌途徑在生理性腦衰老方面進(jìn)行系統(tǒng)性的干預(yù)和改善衰老小鼠腦衰老性特征;另一方面,針對病理性腦衰老的典型疾病狀態(tài)阿爾茨海默病,hUC-MSCs能夠明顯改善AD模型鼠的病理特征,并且增強(qiáng)其突觸可塑性、提高其認(rèn)知功能,其分泌因子HGF發(fā)揮了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。我們的研究為hUC-MSCs改善和逆轉(zhuǎn)腦衰老引起的認(rèn)知能力下降提供了新的理論依據(jù)和干預(yù)新策略。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R339.38

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 仵敏娟,劉善榮,劉厚奇;間充質(zhì)干細(xì)胞特性與應(yīng)用前景[J];生命科學(xué);2004年03期

2 史春夢;;間充質(zhì)干細(xì)胞表述中需要注意的幾個問題[J];第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報;2009年14期

3 吳清法,王立生,吳祖澤;間充質(zhì)干細(xì)胞的來源及臨床應(yīng)用[J];軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院院刊;2002年03期

4 鄭春梅,孫昭,曹瑩,孫琪云,馬麗,馬冠杰,姜學(xué)英,趙春華;胎兒肺臟來源間充質(zhì)干細(xì)胞的鑒定與損傷修復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究[J];中國生物工程雜志;2004年03期

5 余國建;間充質(zhì)干細(xì)胞分化成骨的研究[J];國外醫(yī)學(xué).口腔醫(yī)學(xué)分冊;2004年S1期

6 宮立眾,田小波,鐘永明,夏順中;間充質(zhì)干細(xì)胞研究進(jìn)展[J];重慶醫(yī)學(xué);2004年11期

7 王蓓,汪維偉;間充質(zhì)干細(xì)胞的研究進(jìn)展[J];國外醫(yī)學(xué).外科學(xué)分冊;2005年06期

8 陳莉娜;王穎;張艷艷;關(guān)偉軍;;間充質(zhì)干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2007年28期

9 ;科技動態(tài)[J];大眾科技;2008年03期

10 王瑛;李寧麗;;間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)趨化因子及受體的相關(guān)生物學(xué)功能[J];細(xì)胞生物學(xué)雜志;2008年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 陳可;王丁;韓之波;朱德林;韓忠朝;;人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞體外發(fā)揮免疫活性的研究[A];第12屆全國實(shí)驗(yàn)血液學(xué)會議論文摘要[C];2009年

2 金明順;張毅;賈秀芬;周燕華;閆妍;劉慧雯;;小鼠脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的分離、培養(yǎng)以及多潛能分化的研究[A];中國解剖學(xué)會第十一屆全國組織學(xué)與胚胎學(xué)青年學(xué)術(shù)研討會論文匯編[C];2009年

3 李爭艷;劉楊;翟麗麗;楊迷玲;王立峰;;間充質(zhì)干細(xì)胞在腫瘤發(fā)展過程中的作用[A];中華醫(yī)學(xué)會病理學(xué)分會2009年學(xué)術(shù)年會論文匯編[C];2009年

4 張彥;李尚珠;;間充質(zhì)干細(xì)胞在血管工程中的機(jī)制及應(yīng)用[A];2009全國中西醫(yī)結(jié)合周圍血管疾病學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2009年

5 石玉;戴\戎;;周期性拉應(yīng)力對間充質(zhì)干細(xì)胞分化影響的研究[A];第九屆全國生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2009年

6 黎嬌;朱爭艷;杜智;駱瑩;王鵬;高英堂;;人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞分泌物對肝細(xì)胞增殖和凋亡的影響[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第30次學(xué)術(shù)年會暨生物醫(yī)學(xué)工程前沿科學(xué)研討會論文集[C];2010年

7 譚遠(yuǎn)超;Kevin;姜紅江;黃相杰;周紀(jì)平;;間充質(zhì)干細(xì)胞在骨傷疾病治療中的應(yīng)用[A];首屆全國中西醫(yī)結(jié)合骨科微創(chuàng)學(xué)術(shù)交流會暨專業(yè)委員會成立大會論文匯編[C];2011年

8 唐佩弦;;間充質(zhì)干細(xì)胞及其臨床應(yīng)用前景[A];第三屆全國血液免疫學(xué)學(xué)術(shù)大會論文集[C];2003年

9 戴育成;;間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)特性和應(yīng)用[A];2005年華東六省一市血液病學(xué)學(xué)術(shù)會議暨浙江省血液病學(xué)學(xué)術(shù)年會論文匯編[C];2005年

10 胡琳莉;王昕榮;錢坤;李舟;楊薇;朱桂金;;小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞向子宮內(nèi)膜分化的實(shí)驗(yàn)研究[A];第一屆中華醫(yī)學(xué)會生殖醫(yī)學(xué)分會、中國動物學(xué)會生殖生物學(xué)分會聯(lián)合年會論文匯編[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 滿學(xué)杰;天津?yàn)I海新區(qū)建最大間充質(zhì)干細(xì)胞生產(chǎn)基地[N];新華每日電訊;2008年

2 滿學(xué)杰;津昂賽打造間充質(zhì)干細(xì)胞生產(chǎn)基地[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報;2008年

3 第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院輸血科 李忠俊 整理 吳劉佳;間充質(zhì)干細(xì)胞研究又見新方法[N];健康報;2013年

4 上海生科院 上海交大醫(yī)學(xué)院健康科學(xué)研究所 曹楷;間充質(zhì)干細(xì)胞：干細(xì)胞中的孫悟空[N];上�？萍紙�;2014年

5 記者　陳建強(qiáng);首家間充質(zhì)干細(xì)胞庫在津建成[N];光明日報;2006年

6 記者　馮國梧;細(xì)胞產(chǎn)品國家工程中心建設(shè)方案獲準(zhǔn)[N];科技日報;2007年

7 實(shí)習(xí)生 劉霞;間充質(zhì)干細(xì)胞有望用于面部整形[N];科技日報;2007年

8 本報記者 王新佳;我國“原始間充質(zhì)干細(xì)胞”注射液進(jìn)入臨床研究[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2005年

9 馮國梧;全球首個臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞庫規(guī)�；�運(yùn)營[N];科技日報;2008年

10 劉瑩清;全球首個臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞庫泰達(dá)規(guī)模運(yùn)營[N];北方經(jīng)濟(jì)時報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王皓;五指山小型豬OCT-4、SOX-2基因在骨髓間充質(zhì)與臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞中的過表達(dá)研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2013年

2 孔德曉;間充質(zhì)干細(xì)胞及胰島素分泌細(xì)胞治療糖尿病的臨床及應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];山東大學(xué);2015年

3 董苑;SDF-1復(fù)合PDPBB的構(gòu)建及對間充質(zhì)干細(xì)胞趨化影響的研究[D];昆明醫(yī)科大學(xué);2015年

4 王磊;誘導(dǎo)胎盤來源間充質(zhì)干細(xì)胞向成牙骨質(zhì)細(xì)胞分化的實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2015年

5 房賀;連接黏附分子A在促進(jìn)MSC修復(fù)CC14肝損傷中的作用及其機(jī)制[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2015年

6 陳潔;間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體對急性肺損傷小鼠的影響及相關(guān)機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2015年

7 許婷;轉(zhuǎn)化生長因子β1在蟑螂過敏原誘導(dǎo)的哮喘中對間充質(zhì)干細(xì)胞募集遷移的影響[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

8 周雅麗;攜氧間充質(zhì)干細(xì)胞對胃癌化療效果的影響及其機(jī)制研究[D];蘭州大學(xué);2015年

9 沈舒寧;CKIP-1負(fù)調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2015年

10 朱鎮(zhèn);外源性骨礦化蛋白1轉(zhuǎn)染人胎盤源間充質(zhì)干細(xì)胞及其蛋白質(zhì)組研究[D];吉林大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李超;小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞中AC基因亞型的表達(dá)及AC3對其纖毛長度的影響[D];河北大學(xué);2015年

2 林濤;殼聚糖水凝膠復(fù)合脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)兔關(guān)節(jié)軟骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究[D];川北醫(yī)學(xué)院;2015年

3 彭龍英;心肌營養(yǎng)素1促進(jìn)人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞神經(jīng)分化存活及PI3K/Akt信號通路機(jī)制研究[D];遵義醫(yī)學(xué)院;2015年

4 喬曉慧;酸性環(huán)境對人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的影響[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

5 張紅霞;人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的分離、鑒定及其對人肺癌細(xì)胞惡性表型的影響[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

6 顧立超;BTK抑制劑對間充質(zhì)干細(xì)胞miR-21的調(diào)節(jié)作用[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

7 王文杰;鴨胚間充質(zhì)干細(xì)胞生物學(xué)特性及其移植修復(fù)肝損傷研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

8 張猛;血管內(nèi)皮前體細(xì)胞對間充質(zhì)干細(xì)胞分化潛能的影響[D];石河子大學(xué);2015年

9 馬麗媛;利用MyoD基因誘導(dǎo)綿羊臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成肌細(xì)胞的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

10 宋維文;MicroRNA-133誘導(dǎo)綿羊間充質(zhì)干細(xì)胞分化為成肌細(xì)胞的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

，

本文編號：1383816