1。介绍
干细胞(SCs)亚型没特化的细胞自我更新能力和分化成一个或多个发育细胞排列(s)和组织再生引起了人们的重视
1 ]。神经干细胞(nsc)可以被激活,
新创 对病变扩散、迁移,针对三个主要的中枢神经系统(CNS)细胞类型:神经元,星形胶质细胞,少突胶质细胞,并集成到受伤区域调节组织内稳态和中枢神经系统损伤后修复
1 - - - - - -
3 ]。nsc迁移的一个主要特征。一项研究表明,nsc增殖在subventricular区(SVZ),一个地区的成年大脑持续神经发生在成年生活(
4 ),但只有一小部分扩散nsc迁移到损伤后缺血性中风(
5 ),这表明有限功能恢复可能是因为不够实用nsc的病变。,探索影响因素NSC迁移是一个重要问题使用NSC在中枢神经系统损伤后细胞替代疗法。
细胞迁移依赖肌动蛋白丝聚合前缘。先前的研究已经表明,actin-associated蛋白质shootin1 cortactin, cofilin, Arp2/3, ezrin,弹弓从事肌动蛋白波改善细胞极性形成和迁移(
6 - - - - - -
8 ]。nsc是最常见的一种能动的细胞亚型。我们先前的研究表明
α 辅肌动蛋白4 (ACTN4)促进肌动蛋白丝聚合,因此增强了NSC迁移(
1 ]。此外,我们的研究还表明,CDC42激活促进NSC运动通过促进肌动蛋白丝聚合(
3 ]。因此,分子影响肌动蛋白丝聚合NSC可能直接NSC的能动性。
肌动蛋白α2 (ACTA2),也被称为α-平滑肌肌动蛋白(
α sma),编码的同种型球状肌动蛋白(G-actin),这是组装成丝状肌动蛋白(f -肌动蛋白),使肌动蛋白细胞骨架重塑和驱动细胞迁移
9 ,
10 ]。先前的研究表明,显著差别ACTA2对这些受损的人肝星状细胞迁移通过actin-binding域(
11 ]。此外,研究还表明,ACTA2强化转移潜在的人类肺癌细胞通过增强肌动蛋白丝装配(
12 ,
13 ]。此外,调查描绘,ACTA2可以改善纤维母细胞和间充质干细胞的迁移潜力(
14 - - - - - -
16 ]。是否在NSC ACTA2表达及其在NSC迁移作用仍然是未知的。
在本研究中,我们调查了ACTA2 NSC迁移和探索其潜在的作用机制。首先,主nsc在nsc培养和ACTA2的表达决心用逆转录聚合酶链反应(rt - pcr)和免疫染色。然后,ACTA2的作用在调节肌动蛋白丝聚合和潜在机制探索。本研究的目的是寻找影响因素NSC迁移和阐明可能潜在的机制(s),这可能丰富NSC相关的基本理论,提供了一个干预目标增强NSC迁移潜力,因此促进各种神经系统疾病和损伤后功能恢复。
2。材料和方法
2.1。动物
胚胎C57BL / 6小鼠从第三军医大学的实验室购买(艾米医科大学)。所有动物程序进行按照中国的动物保护动物福利立法用于科学目的,经当地政府批准的第三军医大学动物实验室使用。
2.2。主NSC和脑微血管内皮细胞(BMEC)文化
总数为25天胚胎14.5 C57BL / 6小鼠主要用来获取nsc如前所述[
2 ,
17 ]。简单地说,大脑皮层与杜尔贝科洗两次修改鹰的介质(犹他州洛根DMEM, Hyclone)。然后,样本用10%胎牛血清(的边后卫,/卷卷,Hyclone,洛根,犹他州)两次抑制胰蛋白酶的活性在0.25% trypsin-EDTA孵化后(犹他州洛根Hyclone) 37°C为30分钟。然后,组织被fire-polished巴斯德吸管磨碎,经过70年
μ m细胞尼龙过滤器(BD猎鹰,圣何塞,CA)后与DMEM洗两次。在浓缩medium-DMEM / F12培养基培养细胞悬浮液补充2% B27 (Gibco,宏伟的岛,纽约),20 ng / ml重组鼠表皮生长因子(EGF、PeproTech落基山,新泽西),和20 ng / ml重组小鼠纤维母细胞生长factor-basic (FGF, PeproTech落基山,NJ)在37°C下5%的股份有限公司2 湿润状态。NSC通道,收集neurospheres离心的速度300 rpm,分离在StemPro Accutase细胞分离试剂(Gibco,宏伟的岛,纽约),和生长在富集培养基如上所述。从Sigma-Aldrich Y27632购买(圣路易斯,密苏里州,美国),和工作浓度是30
μ 米如前所报道(
18 ]。
分化,nsc首先10日播种
μ (g / ml poly-L-ornithine) - PO -预镀盖玻片,然后孵化分化medium-DMEM / F12培养基补充B27 (Gibco,宏伟的岛,纽约)和1% glutamax (Gibco,宏伟的岛,纽约)为10天之前报道(
19 ]。nsc用于所有的通过实验从通道3 - 5本研究。
BMECs买来OBiO科技有限公司有限公司(上海,中国)和培育在中推荐的供应商。
2.3。免疫荧光
Neurospheres或细胞坚持PO-precoated盖玻片孵化在4%多聚甲醛在室温下10分钟,然后用磷酸缓冲盐(PBS、pH ~ 7.4)三次。样本洋溢着0.5% Triton x - 100 PBS为30分钟,被5%牛血清白蛋白(BSA) 2 h后清洗三次。之后,样本在初级孵化抗体,山羊anti-Nestin(1: 100年,圣克鲁斯生物技术、钙、美国),兔子anti-MAP-2(1: 100年,Proteintech集团公司北京,中国),兔子anti-glial原纤维酸性蛋白(GFAP 1: 100年,Abcam,剑桥,英国),鼠标anti-Olig2(1: 100年,Milipore Corp . Billerica,妈,美国),兔抗
α 平滑肌肉肌动蛋白(ACTA2) (Beyotime 1: 100年,北京,中国),和鼠标anti-Tubulin (Beyotime 1: 100年,中国北京)10 - 14 h在4°C。洗后,相对荧光二次抗体被孵化在室温下2小时。细胞核与4复染色
′
6-diamidino-2-phenylindole (DAPI Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)在室温下10分钟。然后,盖玻片被安装到玻璃幻灯片和共焦显微镜拍摄的图像(卡尔蔡司,LSM780,魏玛德国)和检查使用禅宗2011软件(卡尔蔡司,魏玛,德国)。
2.4。肌动蛋白丝聚合检测
肌动蛋白丝聚合检测(如前所述)(
2 ,
3 ]。短暂,neurospheres孵化在4%多聚甲醛在室温下10分钟,然后用PBS三次。此后,Alexa的样本孵化萤石488 -共轭phalloidin试剂(美国生活技术,沃尔瑟姆,MA)在室温下30分钟。后安装到玻璃幻灯片,用共焦显微镜图像可视化(卡尔蔡司,LSM780,魏玛德国)和测量使用禅宗2011软件(卡尔蔡司,魏玛,德国)。
2.5。逆转录聚合酶链反应(rt - pcr)
总RNA提取nsc和脑微血管内皮细胞(BMECs)使用RIzol试剂(Ambion被生活技术,卡尔斯巴德,CA,美国)根据制造商的指示,和污染的DNA被淘汰RNase-free DNase(试剂盒,瓦伦西亚,CA)。反转录,2
μ l核糖核酸/样本使用预混料反转录聚合(豆类Taq Version 2.0 +染料,豆类生物公司,东京,日本)总量的20倍
μ l根据制造商的指示。使用的引物如下:ACTA2: 5
′
-GGACGTACAACTGGTATTGTGC-3
′
(向前)和5
′
-TCGGCAGTAGTCACGAAGGA-3
′
(反向)和GAPDH: 5
′
ggc CCC TCT GGA亚美大陆煤层气有限公司CTG TG-3
′
(向前)和5
′
cca GGC GGC ATG GCA手枪颈- 3
′
(反向)。PCR的退火温度是60°C和28周期进行。PCR产品电泳以2%琼脂糖凝胶电泳和黄金可视化视图染色(Solarbio, Solarbio科技有限公司,北京,中国)。分析了乐队使用ChemiDoc XRS +系统(美国加州Bio-Rad)。
2.6。小干扰rna转染ACTA2
ACTA2-specific核(sc - 43591)购买从圣克鲁斯生物技术(美国CA)。小干扰rna转染到ACTA2-specific nsc使用Lipofectamine™3000转染试剂(美国表达载体,沃尔瑟姆,MA)根据制造商的指示。相同数量的小干扰rna和争夺Lipofectamine™3000转染试剂作为消极的控制。转染效率取决于rt - pcr和免疫印迹。
2.7。NSC迁移分析
nsc通道和消化成单个细胞,然后,他们培养在不同的组。培养3天后,neurospheres被播种在PO-precoated 24-well盘子neurospheres NSC迁移的传播。图像被抓获后12 h相差显微镜检查。nsc的迁移距离的边缘neurospheres是衡量Image-Pro + 6.0软件。
2.8。免疫印迹
样品在不同组均质与里帕(Beyotime,北京)补充蛋白酶和磷酸酶抑制剂(罗氏,印第安纳波利斯,美国)。在14000 g离心后30分钟在4°C,上层的收集和浓度是确定使用增强BCA蛋白质分析工具包(Beyotime,北京)。同等质量的蛋白质分离减少条件下10% sds - page和electroblotted聚乙二烯二氟化物薄膜(PVDF)(美国罗氏,Indianapolia)。然后,膜被封锁在TBST (Tris-buffered Tween-20 0.5%生理盐水)含有5% (
w
/
v
)脱脂奶粉(武汉博士德生物技术,中国)在室温下2小时。之后,膜被孵化主要抗体,兔抗
α 平滑肌肉肌动蛋白(Beyotime ACTA2, 1: 1000年,北京,中国),兔子anti-RhoA(1: 1000年,细胞信号技术,丹弗斯,MA),兔子anti-Rac1(1: 1000年,细胞信号技术,丹弗斯,MA),鼠标anti-GADPH(1: 1000年,圣克鲁斯生物技术、钙、美国),和鼠标anti-active RhoA (Neweast、浴、英国)一夜之间在4°C。洗后,膜的相对辣根过氧化物酶,(合)共轭二次抗体(武汉博士德生物技术,中国)在室温下2小时。然后,乐队被ChemiDoc可视化™XRS+ 成像系统(美国加州Bio-Rad) WesternBright ECL工具包(美国Advansta,门洛帕克,CA)。每个膜的光密度测量确定使用图像实验室™软件(美国加州Bio-Rad)。GAPDH是担任内部控制。
2.9。统计分析
所有数据都表示为
的意思是
±
扫描电镜
和统计分析使用SPSS 19.0软件(IL SPSS, Inc .,芝加哥,美国)。由单向方差分析进行多重比较(方差分析),紧随其后的是土耳其的事后考验。一个
p
<
0.05
被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
3.1。主要NSC隔离和特点
主要NSC文化,皮层组织解剖和收获E14.5 C57BL / 6小鼠。neurospheres显然是观察到3天培养后富集培养基(图
1(一) )。与此同时,大多数细胞巢蛋白表达,nsc的标志,使用疣状(图
1 (b) )。确定培养细胞的分化潜能,细胞在分化培养基培养7 - 10天。结果表明,细胞分化成神经元的能力(MAP2举行+ )(图
1 (c) ),星形胶质细胞(GFAP)+ )(图
1 (d) ),和少突胶质细胞(Olig2+ )(图
1 (e) )。这些结果表明,培养细胞nsc和有能力的增殖和分化成神经元和神经胶质(星形胶质细胞和少突胶质细胞)血统。
图1
主要NSC文化和特点。(一)培养细胞的增长模式自由浮动的neurospheres展出。酒吧规模:100
μ m。(b)免疫染色表明,大多数培养细胞巢蛋白表达。酒吧规模:20
μ m。(c)免疫染色显示,培养细胞进行分化的潜力为地图+ 细胞。酒吧规模:20
μ m。(d)免疫染色证明培养细胞分化成GFAP的能力+ 细胞。酒吧规模:20
μ m。(e)疣状划定Olig2培养细胞具有分化的能力+ 细胞。用蓝色细胞核与DAPI复染色。酒吧规模:20
μ m。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
3.2。ACTA2表达主要NSC,扮演了一个至关重要的角色,在NSC迁移
认证是否ACTA2表达在nsc,我们首先确定使用rt - pcr ACTA2 mRNA的表达。结果表明,ACTA2 mRNA表达与BMECs nsc积极控制(图
2(一个) )。然后,ACTA2 coimmunostaining和巢蛋白进行评估ACTA2 nsc蛋白表达,表达的结果描述,ACTA2 nsc。
图2
在nsc ACTA2表示。(一)rt - pcr表明ACTA2 mRNA表达nsc BMECs作为积极的控制。(b)的免疫染色图像展示了co-labeled巢蛋白(红色)和ACTA2 nsc(绿色)。用蓝色细胞核与DAPI复染色。酒吧规模:50
μ m。
(一)
(b)
接下来,探索ACTA2在NSC迁移,ACTA2 siRNA被用来表达下调ACTA2表达式。结果表明,ACTA2 mRNA表达被ACTA2 siRNA显著降低,控制相比,混乱,和车辆(图组
3(一个) 和
3 (b) )。随后,rt - pcr检测的免疫印迹后获得的结果(数据
3 (c) 和
3 (d) )。此外,细胞数量和结果距离移民neurospheres ACTA2 siRNA组明显减少,与控制相比,混乱,和汽车集团在相差显微镜检查(数字
3 (e) - - - - - -
3 (g) )。总之,这些结果表明,抑制差别ACTA2对这些NSC迁移。
图3
抑制差别ACTA2对这些NSC迁移。(一)rt - pcr显示与小干扰rna转染ACTA2 ACTA2 mRNA的表达。(b)量化ACTA2 mRNA表达从(a) (
n
=
3
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(c)乐队展示ACTA2与小干扰rna转染ACTA2蛋白表达。(d)的量化ACTA2蛋白表达(c) (
n
=
3
为每个组)。
∗
p
<
0.05
,
∗
∗
p
<
0.01
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(e)的代表图像NSC迁移从镀neurospheres PO-precoated 24-well板在不同条件下后12小时。酒吧规模:100
μ m。(f)条形图总结了从neurospheres迁移细胞的数量在每组(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(g)条形图总结了每组的平均距离从neurospheres迁移产物(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
3.3。肌动蛋白丝聚合是从事ACTA2操纵NSC迁移
发现可能的机制NSC迁移,我们假设肌动蛋白丝聚合可能参与这一过程的关键作用肌动蛋白丝聚合在细胞迁移。f -肌动蛋白组装评估使用phalloidin组织化学染色和微管蛋白,象征着笼子形微管结构(
1 ),可视化nsc的形态结构变化。结果表明,丝状伪足的形成是显著降低的百分比,差别ACTA2对这些控制相比,混乱,和车辆组(数字
4(一) 和
4 (b) )。同时,主要流程和二级分行的平均数量也明显减少ACTA2 siRNA组比控制,混乱和车辆组(数字
4(一) ,
4 (c) ,
4 (d) )。这些结果描述,肌动蛋白丝聚合是从事ACTA2操纵NSC迁移。
图4
抑制差别ACTA2对这些丝状伪足的形成。微管蛋白和组织化学染色(a)代表phalloidin neurosphere迁移后12小时在不同组。用蓝色细胞核与DAPI复染色。酒吧规模:100
μ m。(b)量化的丝状伪足形成的百分比在每组(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(c)的平均数量的统计图表总结了主要过程是(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(d)量化的平均数量的二级分支(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.4。ρ家族的小gtpase中介调节肌动蛋白丝聚合
ρ的家庭小gtpase,包括ρ,Rac,和CDC42必不可少的肌动蛋白丝聚合在不同细胞类型(
20. ]。进一步确认是否ρ的家庭小gtpase参与ACTA2调节肌动蛋白丝聚合促进NSC迁移,我们评估RhoA的表达,Rac1, CDC42。结果重现,活跃RhoA ACTA2 siRNA组表达明显调节比控制,混乱,和车辆组(数字
5(一个) 和
5 (b) )。Rac1显著下调ACTA2 siRNA组比控制,混乱,和车辆组(数字
5(一个) 和
5 (c) )。与此同时,CDC42表达式没有这些人群的显著差异(图
5(一个) 和
5 (d) )。
图5
增加活跃RhoA和差别ACTA2对这些基因的表达下调Rac1表达式。(一)乐队代表RhoA的表达,Rac1, CDC42。总RhoA GAPDH是用作加载控制。(b)量化的活跃RhoA表达式从(a) (
n
=
3
为每个组)。
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(c)量化Rac1表达从(a) (
n
=
3
为每个组)。
∗
p
<
0.05
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(d)量化CDC42表达从(a) (
n
=
3
为每个组)。
(一)
(b)
(c)
(d)
接下来,为了探索贡献的ρGTPase RhoA在ACTA2调停NSC迁移,NSC Y27632对待,RhoA抑制剂之一。免疫印迹结果表明Y27632可能部分表达下调活动RhoA(数据的表达
6(一) 和
6 (b) )。与此同时,乐队中,活跃RhoA表达明显增加ACTA2-silencing nsc Y27632处理(数据
6(一) 和
6 (b) )。
图6
Y27632部分减少活跃RhoA表达式。差别ACTA2对这些基因引起的(a)乐队展示活动RhoA表达式在各种团体。总RhoA被用作加载控制。(b)量化的活跃RhoA表达式从(a) (
n
=
3
为每个组)。
∗
p
<
0.05
,
∗
∗
p
<
0.01
,
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。
(一)
(b)
随后,我们观察到在neurosphere Y27632迁移的影响,结果表明,迁移距离显著增加的组比ACTA2 siRNA Y27632治疗组(数字
7(一) 和
7 (b) )。这种增强效应部分废除当ACTA2-silencing nsc Y27632处理(数据
7(一) 和
7 (b) )。
图7
Y27632部分废除。差别ACTA2对这些引起的抑制作用(a)代表图像的NSC迁移从镀neurospheres PO-precoated 24-well板在不同条件下后12小时。酒吧规模:100
μ m。(b)条形图总结了每组的平均距离从neurospheres迁移产物(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
p
<
0.01
,
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。
(一)
(b)
此外,确定的角色Y27632在ACTA2调停NSC迁移,免疫荧光结果表明丝状伪足形成部分的比例增加,差别在ACTA2 Y27632除了对这些相比ACTA2 siRNA组(数字
8(一个) 和
8 (b) )。同时,领导过程的平均数量和二级分支机构部分减少ACTA2 siRNA组补充Y27632比ACTA2 siRNA集团(数字
8(一个) ,
8 (c) ,
8 (d) )。在一起,这些结果描述,RhoA中介操纵导致的肌动蛋白丝聚合ACTA2 NSC迁移。
图8
Y27632部分消除通过促进肌动蛋白丝聚合的抑制作用。(一)代表微管蛋白和组织化学染色phalloidin neurosphere迁移后在每组12个小时。用蓝色细胞核与DAPI复染色。酒吧规模:100
μ m。(b)量化的丝状伪足形成的百分比在每组(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
p
<
0.01
,
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(c)的平均数量的统计图表总结了主要过程是(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
p
<
0.01
,
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。(d)量化的平均数量的二级分支(
n
=
6
为每个组)。
∗
∗
p
<
0.01
,
∗
∗
∗
p
<
0.001
、单因子变异数分析图基的事后测试紧随其后。
(一)
(b)
(c)
(d)
4所示。讨论
在目前的研究中,主要nsc培养,我们的结果表明在nsc ACTA2表示。同时,表达下调ACTA2使用核抑制NSC迁移通过阻碍肌动蛋白丝聚合通过增加RhoA表达和减少Rac1表达式。
小gtpase的ρ的家庭,通常包括RhoA Rac1 CDC42,是一个重要的家庭调节的移民大部分细胞类型(
6 ,
21 ]。在这里,我们的研究结果表明,升高RhoA造成的差别ACTA2对这些ACTA2核受损NSC迁移,这是与以往的研究(
20. - - - - - -
23 ]。此外,我们的研究结果还表明,Rac1ρ的另一个成员的家庭ρgtpase,减少使用差别ACTA2后对这些ACTA2核。是另一个因素差别Rac1对这些阻碍细胞迁移(
24 ,
25 ]。因此,阻碍了NSC迁移通过差别ACTA2对这些RhoA upregulation和双重抑制肌动蛋白丝差别Rac1对这些基因的聚合。我们集中我们的注意力在RhoA信号通路增加RhoA水平高于减少Rac1水平。此外,先前的研究已经证明,中介RhoA调节增殖和分化的间充质干细胞(
26 - - - - - -
29日 ),脂肪干细胞(ADSCs) [
30. ),肌肉干细胞(
31日 ),大部分肿瘤细胞(
18 ,
32 ,
33 ]。
细胞骨架重排造成RhoA激活影响NSC的能力特征。之前的一份报告表明,细胞骨架重排调节间充质干细胞(MSC)分化为神经源性亚型(
34 ]。此外,细胞骨架重排影响脂肪形成由于重组细胞的细胞外基质(ECM)网络微环境(
35 ),这表明细胞骨架重排也可能影响细胞增殖。在这里,我们的研究结果表明,ACTA2介导的肌动蛋白丝聚合调节NSC迁移和细胞骨架重排。这里,这是值得探索的作用导致RhoA差别ACTA2对这些激活在NSC增殖和分化我们的未来研究NSC增殖和分化是另外两个主要的特性。
ACTA2是一个关键的标志纤维化和从事血管平滑肌细胞收缩和血压体内平衡(
36 ]。先前的研究表明,增加表达ACTA2促进位置正常的子宫内膜基质细胞(euESC)入侵和迁移
36 ]。同时,研究也指出,抑制ACTA2导致减少细胞的能动性和收缩myofibroblast体内伤口愈合期间,超出其结构单元中的重要性[
37 ]。此外,一项研究证实肺癌细胞高ACTA2表达表现出显著增强转移,同时显著差别ACTA2对这些受损的转移(
12 ]。我们有限的知识,它是第一个报告找出ACTA2在神经细胞的表达及其功能NSC迁移。
粘附的成分和密度配体在当地环境中已被证明是一个重要的变量在控制细胞迁移(
38 ),细胞外基质(ECM)梯度可以直接NSC迁移(
20. ]。粘附配体的成分和密度,细胞外基质(ECM)梯度必须压倒性的干扰中枢神经系统损伤后,之后影响NSC迁移到损伤,促进当地神经与血管的修复。nsc迁移到损伤人数不足影响中枢神经系统损伤后功能恢复的一个重要因素。各种方法已经开发提高NSC迁移和很多因素,是影响NSC迁移潜力,已确定。我们目前的研究可能会充实ACTA2在NSC迁移的基本知识和使用提供一个线索的NSC ACTA2超表达促进NSC体内。与此同时,密度和梯度仍然难以捉摸。,我们的下一个工作是评估ACTA2的表达水平在中枢神经系统损伤后的当地环境和确定当地ACTA2梯度浓度的变化抑制NSC迁移,最后寻找可行的方法来促进NSC迁移。