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美国国家科学院院刊。2002年10月1日;99(20): 13211–13216.
2002年9月16日在线发布。 数字对象标识:10.1073/pnas.192314199
预防性维修识别码:PMC130612型
PMID:12235363

实验性自身免疫性脑脊髓炎动员成年小鼠脑室下区的神经祖细胞进行少突胶质细胞生成

摘要

成年啮齿动物脑室下区(SVZ)有丝分裂活性细胞的命运是迁移到嗅球,在那里它们有助于颗粒和肾小球周围神经元的替换。然而,这些成年神经祖细胞也可以在脑室周围白质中被动员,并在溶血磷脂诱导的脱髓鞘反应中被触发分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞。为了模拟多发性硬化的环境条件,我们评估了成年SVZ祖细胞对小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的增殖、迁移和分化潜能。EAE诱导后,所有小鼠大脑均出现炎症和脱髓鞘。EAE可诱导整个大脑,尤其是病灶内的细胞增殖。增殖细胞是神经祖细胞、星形胶质细胞和少突胶质细胞的前体。EAE增强了SVZ衍生的神经前体细胞向嗅球的迁移,并触发了它们在脑室周围白质中的动员。动员的细胞在嗅球中产生神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,但在受损的白质中主要产生星形胶质细胞及少突胶质。我们的数据表明,成年小鼠SVZ是新生成的少突胶质细胞的来源,因此可能与少突胶质前体细胞一起,在中枢神经系统炎症性脱髓鞘疾病(如多发性硬化)中替代少突胶质。

多发性硬化(MS)是人类中枢神经系统最常见的炎性脱髓鞘疾病,其修复能力存在,但基本上不足。啮齿动物中已发现少突胶质细胞前体(1——6)和人类(7——9)成人CNS。脱髓鞘实验模型清楚地显示了少突胶质前体细胞分化为成熟少突胶质细胞的能力,并有助于髓鞘修复(10)尽管他们在成年中枢神经系统中自我更新和迁移的能力有限(11)。尽管在MS病变中发现了大量少突胶质前体细胞(1213),它们仍处于静止阶段。这些观察结果,以及少突胶质前体细胞对随后脱髓鞘事件的潜在脆弱性,对其在中枢神经系统长期髓鞘修复方面的功效提出了挑战(10).

成年啮齿动物神经干细胞的鉴定(14)和人类中枢神经系统(15)为大脑损伤的自我修复开辟了新的视角。多功能和自我更新细胞位于脊髓室管膜、海马门、前脑侧脑室和第三脑室室下区(SVZ)(1617).体外SVZ细胞对表皮生长因子(EGF)和成纤维细胞生长因子(FGF)的反应可以根据培养条件分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞(1819).体内,在成年SVZ中产生的多能细胞保留了分裂的能力,并通过嘴侧迁移流(RMS)迁移到嗅球(OB),在那里它们基本上取代了肾小球周围和颗粒神经元(2021)。然而,SVZ细胞可以被触发更广泛地增殖并分化为星形胶质细胞以应对损伤(2223)。当神经元丢失时,它们甚至可以取代特定的神经元群体(24)。此外,这些细胞还增殖、迁移并分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞,以应对溶血卵磷脂诱导的白质脱髓鞘(25)这表明它们可以作为CNS髓鞘化少突胶质前体细胞的额外来源。

然而,再激活的SVZ在炎症性脱髓鞘和少突发生方面的命运从未得到解决。在本研究中,我们研究了以炎症和脱髓鞘为特征的实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型中SVZ的行为。我们报告说,EAE促进SVZ的扩散,并在其他地区引发广泛扩散。此外,EAE增强SVZ细胞向OB的迁移,并诱导其在周围脱髓鞘白质结构中的动员。最后,我们表明,动员的SVZ细胞生成神经元和胶质细胞,包括OB中的少突胶质细胞,但基本上是受损白质中的星形胶质细胞和少突胶质。

材料和方法

动物。

髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白(MOG)转基因小鼠杂合子(26)以C57BL/6遗传背景(第六次回交)在特定的无病条件下进行繁殖。MOG+/-小鼠的MOG等位基因被插入LacZ公司基因。在这些临床和组织学正常的小鼠中,β-半乳糖苷酶的表达仅限于分化的少突胶质细胞,因此可以检测SVZ衍生的少突细胞的最终分化。

EAE诱导。

用含有1.3 mg纯化的小鼠髓磷脂的完全弗氏佐剂(CFA,Difco)乳剂,辅以500μg热灭活剂,对3-4个月龄的MOG+/-雌性小鼠进行皮下免疫结核分枝杆菌H37Ra(Difco)(27)。在免疫日(200纳克)和48小时后(400纳克),向小鼠静脉注射珀斯毒素(PT)(加利福尼亚州坎贝尔市List Biological Laboratories,Campbell)。用CFA免疫对照小鼠,然后进行PT。每天对动物的神经症状进行评分(0,健康;1,尾音消失;2,后肢无力;3,后肢麻痹;4,3级加前肢无力;5,死亡)。根据实验,动物在诱导后7、20和30天被安乐死(p.i.)(n个=每个实验组和每个时间点三个)。

SVZ细胞增殖.

为了研究增殖,佐剂对照小鼠和EAE小鼠接受两次腹腔注射BrdUrd(60 mg/kg)(Sigma),每次间隔2小时,每次20天和30天,并在最后一次注射后2小时处死。

SVZ细胞迁移。

为了研究SVZ细胞迁移,佐剂对照组和EAE小鼠在EAE诱导前一天每隔2小时接受七次腹腔注射BrdUrd。小鼠被安乐死,每次20和30天。使用此追踪方案,标记细胞仅限于佐剂对照组中的SVZ和RMS。因此,EAE诱导后,在SVZ和RMS以外的结构中检测到的标记细胞被认为来源于SVZ或RMS(2025)。为了证明BrdUrd标记的细胞来源于SVZ而不是外周,我们还进行了额外的实验,将BrdUrd的腹腔注射与霍乱毒素β(CTb)-FITC结合物(Sigma)或1,1′二十八烷基-3,3,3′,3′四甲基吲哚碳菁高氯酸盐(DiI)(分子探针)的脑室内注射相结合。同一天,小鼠在侧脑室接受一次1%CTb(2μl;前部,0.22 mm;侧面,1 mm;深度,相对于Bregma 2.1 mm)或1%DiI(2μl)的立体定向注射,并根据追踪方案进行七次BrdUrd腹腔注射。第二天诱导小鼠发生EAE,7天后实施安乐死。由于脑室内注射CTb或DiI特别标记脑室周细胞,从而标记SVZ细胞,因此脑实质中CTb+/BrdUrd+或DiI+/BrdUrd+细胞的存在明确表明,追踪细胞来自SVZ,而不是来自周围(202829).

组织加工。

动物在深度麻醉下用4%多聚甲醛(PFA)溶液在0.1 M PBS(pH 7.4)中进行心内灌注。取下大脑,在4°C下将其固定在相同的固定剂中2小时,然后在4°C下,在0.1 M PBS中的15%蔗糖溶液中培养过夜。组织在异戊烷(−60°C)中冷冻,并使用Reichert冷冻刀(法国莱卡,Rueil-Malmaison)在涂胶载玻片上收集12μm的矢状连续切片。收集了两组矢状截面(图。(图1B1B嵌入)。中间切片包括在距离大脑中线1mm处的720μm厚的切片上的SVZ、RMS和OB。侧断面不包括SVZ、RMS和OB,代表距离中线2 mm处的720μm厚断面。考虑到大脑的正中和外侧区域,我们能够确定SVZ细胞向外侧胼胝体的迁移潜力。

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EAE小鼠在诱导后第12天开始出现中度临床病程。(A类)矢状脑切片的示意图,说明了SVZ和RMS在OB的定位以及所分析的各种结构:纹状体(St)、伞伞(Fi)和皮层(Cx)。(B嵌入)说明了所研究的中间区域和侧面区域的位置。免疫组织化学30天p.i.显示,佐剂对照组的RMS中以GFAP+星形胶质细胞为主(C类,箭头)并在EAE小鼠的整个胼胝体中扩张(D类,箭头)。MBP(红色)和BrdUrd(绿色)的双重标记表明,在胼胝体中检测到增殖细胞(箭头),ePose到脱髓鞘损伤(虚线)(E类)和纹状体(F类)EAE小鼠。(C类D类, ×44;E类, ×178;F类, ×88.)

免疫组织化学。

根据以下实验程序,使用大鼠抗BrdUrd抗体(1:100;英国拉夫堡哈兰)鉴定迁移和增殖细胞:切片在4%PFA中预处理5分钟,在0.1M PBS中冲洗,并在含有HCl 2 N/1%Triton X-100的0.1M PBS溶液中孵育30分钟。将载玻片在硼酸盐缓冲液(pH 8.4)中冲洗两次,并在4°C下用在含有4%BSA的0.1M PBS中稀释的抗BrdUrd抗体培养切片过夜。生物素化抗鼠抗体(1:100;Vector Laboratories)与FITC-或四甲基罗丹明B异硫氰酸标记链霉亲和素(1:100)偶联;Amersham Pharmacia Life Sciences)用于揭示BrdUrd。使用不同系列的细胞型特异性抗体通过双重或三重免疫标记鉴定BrdUrd-阳性细胞。一种用于检测神经祖细胞的鼠IgM抗多聚性神经细胞粘附分子胚胎形式(PSA-NCAM)抗体(1:100;法国马赛国家科学研究中心G.Rougon赠送),一种用于探测星形胶质细胞的兔抗纤毛酸性蛋白(GFAP)抗体(1:100;Dako),用于神经元的小鼠IgG1抗NeuN抗体(1:50;Chemicon)、用于检测少突胶质细胞前体的兔抗NG2抗体(1:400;J.Levine(纽约大学石溪分校)赠送的礼物、用于检测成熟少突胶质的小鼠Ig G1抗CNPase抗体(1:100;Sigma)和豚鼠抗MBP抗体(在我们的设施中,1:50)。用兔抗β-半乳糖苷酶抗体(1:100;Chemicon)检测MOG+/-转基因小鼠的成熟少突胶质细胞。考虑到EAE的炎症背景,使用对常见白细胞抗原CD45(Caltag,Burlingame,CA)特异的抗体检测免疫细胞。在0.1 M PBS中多次洗涤后,用适当的荧光标记二级抗体在37°C下以1:100的稀释度孵育切片1小时,然后冲洗,用氟蒙特(Cliniscience,Montrouge,France)固定,并在Leica DMRD显微镜上进行荧光显微镜分析。

增殖细胞和新生细胞的分析和计数。

BrdUrd-标记细胞的数量是从6个不同水平(间隔120μm)和每个水平三个连续切片中平均得出的。对于每个大脑结构,数据以每节细胞数×10表示,并从每个实验组的三只小鼠身上推导得出。

结果

实验模型的特征。

用完整髓磷脂匀浆免疫的MOG+/-小鼠可重复发生中度慢性(非缓解)EAE,具有明显的炎症和脱髓鞘特征,与C57BL/6小鼠的描述相似(参考文献。27; D.P.-D.和R.L.,未公布数据)。大多数MOG+/-小鼠在第12天出现临床症状,表现出轻微症状,很少超过2级(图。(图11A类)。矢状切面的免疫组织学分析(图。(图11B类)第20天(未显示)和第30天的组织学表现相似。在佐剂对照小鼠中,GFAP+星形胶质细胞被抑制到RMS(图。(图11C类)而在EAE小鼠中,胶质增生明显,星形胶质细胞在整个胼胝体中扩散(图。(图11D类)。脱髓鞘病变的突出表现是局部缺乏MBP免疫反应性,主要发生在胼胝体(图。(图11E类)纹状体(图。(图11F类)、丘脑和小脑(未显示)。在EAE中观察到脱髓鞘,但在佐剂对照组小鼠中未观察到,这表明只有注射髓鞘才导致这种现象。然而,在EAE和佐剂对照小鼠(未显示)中检测到广泛的炎症和免疫细胞浸润。

细胞对EAE的增殖反应。

为了研究增殖,小鼠接受2次腹腔注射BrdUrd,间隔2小时,每次20天和30天,并在最后一次注射后2小时处死。在成年非分裂小鼠中,对中脑和侧脑矢状面切片的分析表明,BrdUrd增殖细胞仅在SVZ、RMS和OB中检测到(2529)。佐剂对照组小鼠在所有这些结构以及胼胝体中均表现出增殖(图。(图22 A类B类)。EAE在第20天(未显示)和30 p.i.(图。(图22A类)。BrdUrd掺入显著增强,SVZ和RMS分别增加2倍和4倍(P(P)<0.05),而在OB中未检测到显著变化。此外,EAE小鼠的白质和灰质结构中出现增殖细胞,胼胝体中占优势(图。(图22B类)。其中一些BrdUrd+细胞位于胼胝体脱髓鞘区域(图。(图11E类)和纹状体(图。(图11F类)。胼胝体的更多外侧区域显示出增殖的BrdUrd+细胞数量(94.8±4)比胼胝体内的中间区域(166±29,P(P)< 0.05).

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增殖物的量化(A类B类)并追踪(C类D类)在SVZ细胞正常迁移的结构(如RMS和OB)中,对照组和EAE小鼠的细胞,每次30天(A类C类)SVZ周围的白质,如胼胝体(CC)、纹状体(St)、伞(Fi)和皮层(Cx)(B类D类)。数据以每节BrdUrd+细胞的数量±SD×10表示,并根据三只小鼠的计数进行平均。统计分析:学生测试(*,P(P)< 0.05).

增殖细胞的特征。

为了描述30天p.i.胼胝体中观察到的增殖性BrdUrd+细胞的特征,使用了不同的神经元和胶质谱系特异性标记物。在佐剂对照小鼠中,增殖细胞为PSA-NCAM+神经前体细胞(9±6%)和GFAP+星形胶质细胞(20±2%)。未检测到BrdUrd+/NG2+细胞。在EAE小鼠中,星形胶质细胞的百分比保持不变(19±1%),而BrdUrd+/PSA-NCAM+神经前体细胞的比例略有增加(19±2%,P(P)<0.2)。然而,胼胝体中出现了一群BrdUrd+/NG2+少突胶质前体细胞(23±7%,P(P)<0.01),EAE小鼠的OB和皮层,但不是佐剂对照小鼠(未显示)。因此,EAE显著诱导分析结构中至少两种类型细胞的增殖:表达PSA-NCAM的神经前体细胞,特别是NG2+少突胶质细胞前体细胞。佐剂对照组或EAE小鼠的增殖细胞均未表达神经元标记物或少突胶质细胞谱系分化程度更高的标记物(未显示)。

激活SVZ细胞应对EAE。

为了追踪来源于SVZ和RMS的细胞,小鼠在EAE诱导前接受7次腹腔注射BrdUrd,并在第20天和第30天p.i进行分析。矢状脑切片上BrdUrd的免疫组织化学显示,在第20天(未显示)和第30天p.i未发现显著的反应差异。在佐剂对照小鼠中,SVZ和RMS中很少见到BrdUrd+细胞,而大量的BrdUrd+细胞到达OB(图。(图22C类)。EAE小鼠表现出与佐剂对照组相同的向OB迁移的模式,但在更大程度上,OB中BrdUrd+细胞的数量增加了4倍(图。(图22C类)。因此,EAE的炎症和脱髓鞘环境促进了SVZ细胞向OB的迁移。此外,尽管在佐剂对照动物中很少有细胞从RMS移出(图。(图22D类和3A类),EAE显著触发(P(P)<0.05)SVZ细胞进入脑室周围白质和灰质结构,如胼胝体(图。(图22D类和3B类)与佐剂对照组小鼠比较,菌毛、纹状体和皮层。在脱髓鞘部位检测到一些BrdUrd标记的细胞(图。(图3 C类D类)。这种招募似乎仅限于SVZ周围的结构,因为在更偏远的区域(如小脑和脑桥)未检测到BrdUrd+细胞。此外,细胞向外侧区域的迁移受到限制。在中间区域,来自SVZ的46±11 BrdUrd+细胞已经到达胼胝体,而只有11±0.6 BrdUrd+细胞(P(P)<0.05)。

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SVZ衍生细胞的追踪。对照组BrdUrd标记细胞通过RMS 30天p.i.迁移的一般视图(A类)和EAE小鼠(B类) (A类B类是照片蒙太奇)。在EAE小鼠中,BrdUrd+细胞广泛迁移到邻近胼胝体(CC)。一些BrdUrd+细胞(箭头)到达胼胝体脱髓鞘损伤(C类)在伞下(D类)诱导小鼠。BrdUrd(红色)和CTb(FITC)的双重标记,在脑室内注射CTb和腹腔注射BrdUrd7天后,表明BrdUrd标记的细胞起源于SVZ,如对照动物的RMS所示(箭头,E类)EAE小鼠的RMS和胼胝体(箭头,F类)。箭头标识放大的单元格插图. [A类B类, ×48;C类, ×356;D类和×178;E类F类, ×300,插图(E类F类): ×750.]

为了确保SVZ细胞被我们的追踪方案有效标记,进行了两个实验。在第一种方法中,在EAE诱导前进行了基于脑室内注射CTb和腹腔注射BrdUrd的双重标记,并对动物进行了7天的p.i.分析,与佐剂对照组的预期一样(28),BrdUrd+/CTb+细胞被限制为SVZ,RMS(图。(图3E类)和OB(未显示)。在EAE小鼠中,SVZ、RMS和OB以及胼胝体中的一些BrdUrd+细胞是CTb+(图。(图3F类),表明在胼胝体中出现的一些动员人群来源于SVZ。DiI注射也获得了类似的结果(未显示)。其次,为了研究用于细胞追踪的腹腔注射BrdUrd是否也能标记EAE过程中大脑中激活的免疫系统增殖细胞,将BrdUrd标记与CD45标记相结合。极其罕见的BrdUrd+细胞是CD45+(未显示),表明绝大多数BrdUrd+动员细胞不是免疫细胞。

招募细胞的特征。

BrdUrd和特异性细胞标记物的联合免疫组化显示SVZ细胞在RMS中迁移为表达PSA-NCAM或mCD24的未分化神经祖细胞(30)。在我们的研究中,对照组的BrdUrd+细胞在p.i.30天时基本上变成了OB中的神经元(表(表1),1),含88±1%BrdUrd+/NeuN+细胞。在确定的其他招募细胞类型中,6±2%的BrdUrd+细胞表达PSA-NCAM,1±1%为GFAP+星形胶质细胞。表11和图。图44说明30天p.i.,在EAE小鼠的OB中招募了未成熟的BrdUrd+/PSA-NCAM+细胞(17±7%,图。图44A类)以及分化为少突胶质细胞谱系不同阶段的BrdUrd+细胞,包括NG2+少突胶质前体细胞(14±6%,图。图44B类),少数成熟少突胶质细胞表达MOG驱动的β-半乳糖苷酶转基因(图。(图44 C类D类)和GFAP+星形胶质细胞(15±11%,图。图44E类)。EAE小鼠的SVZ衍生细胞也分化为NeuN+神经元(图。(图44F类)但与对照组小鼠相比,比例降低(56±3%)。EAE小鼠胼胝体(表(表1),1),动员的BrdUrd标记细胞是PSA-NCAM神经祖细胞(18±7%,图。图55A类),GFAP+星形胶质细胞(26±8%,图。图55B类),NG2+少突胶质细胞前体(28±13%,图。图55C类)很少有CNPase+少突胶质细胞(图。(图55 D类E类)。未发现NeuN+神经元。因此,就像OB一样,EAE小鼠的炎性脱髓鞘环境似乎触发了SVZ在胼胝体中生成新的少突胶质细胞。

表1

BrdUrd标记的细胞类型在EAE的30天p.i.中招募

胼胝体
产科医生
控制EAE公司控制EAE公司
PSA-NCAM公司018  ± 7**6  ± 217±7**
GFAP公司026±8**1  ± 115  ± 11**
天然气2028±13**014  ± 6**
NeuN公司0088  ± 156  ± 3*

数据表示BrdUrd和细胞特异性标记物双重标记的细胞占招募总人口的百分比,并取三只小鼠的平均值。星号表示与对照组(*,P(P)< 0.001; 

**P(P)< 0.02; 
**P(P)< 0.1). 
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30天p.i.EAE小鼠OB中示踪细胞的特征。BrdUrd(红色)和细胞特异性标记物(绿色或蓝色)的免疫检测表明,招募的细胞是PSA-NCAM+神经祖细胞(A类,箭头),NG2+(B类,箭头)和β-半乳糖苷酶+(C类D类,箭头)少突胶质细胞,GFAP+星形胶质细胞(E类,箭头)和NeuN+神经元(F类,箭头)。[A类B类E类、和F类, ×145;C类D类, ×218;插图(A类B类、和E类): ×410.]

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30天p.i.EAE小鼠胼胝体中招募细胞的特征。BrdUrd(红色)和细胞特异性标记物(绿色或蓝色)的免疫标记说明存在PSA-NCAM+神经祖细胞的招募细胞(A类,箭头),GFAP+星形胶质细胞(B类,箭头),NG2+少突胶质细胞前体(C类,箭头)和分化的CNPase少突胶质细胞(D类E类,箭头)。[A–C, ×200;D类E类, ×300;插图(A–C): ×600.]

讨论

据我们所知,目前的数据首次表明炎性脱髓鞘是EAE和MS的主要神经病理学病变,它可以触发成年小鼠SVZ中神经前体细胞的增殖和动员,不仅可以刺激OB和RMS,还可以刺激它们不习惯迁移的其他CNS区域,尤其是在EAE受损区域,如胼胝体。从我们的观察中可以得出四个主要结论。首先,EAE明显增加了成年SVZ以及包括病变白质在内的大多数分析结构中的细胞增殖。其次,增殖细胞不仅被鉴定为神经前体细胞和星形胶质细胞,还被鉴定为少突胶质前体细胞。第三,EAE增强了SVZ细胞向OB的迁移以及它们在受损的室周白质中的动员。最后,尽管动员的SVZ细胞在OB中分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,但它们基本上分化为受损胼胝体中的星形胶质细胞以及少突胶质血统的细胞。

在成人前脑中,靶向神经元的急性损伤可以重新激活SVZ等生发区(2324)或少突胶质细胞及其髓鞘(25)。然而,化学诱导的脱髓鞘并不模拟MS等疾病的炎症和慢性脱髓鞘背景。因此,我们研究了成年SVZ对EAE的反应行为,EAE是最接近MS生理病理学的动物模型。炎症脱髓鞘增强了SVZ和RMS的增殖。有趣的是,RMS的增生是SVZ的四倍,反映出RMS中存在的干细胞的增殖率高于SVZ(31)。损伤诱导信号不仅作用于SVZ衍生的神经前体,因为EAE小鼠的白质中广泛存在增殖。虽然在佐剂对照组和EAE小鼠中发现了数量相似的增殖星形胶质细胞,但在炎症脱髓鞘反应中发现了增殖的NG2+少突胶质细胞前体,这表明它们通过炎症脱髓磷脂特异性激活,并可能参与中枢神经系统髓鞘修复。有趣的是,在佐剂对照中,低度炎症能够引起胼胝体的一些增殖。

尽管之前有报道称SVZ细胞在炎症反应中增殖(32)但从未对其随后的动员和分化进行评估。我们的数据表明,EAE增强了SVZ细胞向OB的迁移,并触发了其从自然迁移途径向受损的心室周围白质的转移。为了追踪动员的细胞,在EAE诱导前对小鼠进行BrdUrd注射。因为在佐剂对照组中标记细胞仅限于SVZ和RMS,所以在EAE小鼠的SVZ或RMS以外的结构中检测到标记细胞将暗示其来源于SVZ或RM(2531)。BrdUrd注射可能标记了EAE期间归巢于CNS的免疫细胞。然而,根据以下论点,可以排除这种可能性。首先,正如预期的那样,静脉注射CTb或DiI导致在对照小鼠中标记局限于心室、RMS和OB的细胞(202829)。然而,在EAE期间,不仅在这些部位,而且在胼胝体中也发现了CTb+或DiI+细胞,其中一些CTb或DiI+-标记的细胞也是BrdUrd+。其次,当对切片进行BrdUrd和CD45双重染色时,在脑实质中检测到的BrdUrd+/CD45+细胞数量极低。第三,用于细胞追踪的BrdUrd注射方案产生了一种BrdUrd+细胞模式,与用于细胞增殖的模式完全不同。尽管在示踪试验中,BrdUrd+细胞主要局限于脑室周围白质,但在增殖试验中,它们更广泛地通过前脑扩散。

白质结构中SVZ细胞的动员因动物而异,脱髓鞘事件特别促进了SVZ细胞动员。虽然活动仍然局限于靠近侧脑室和RMS的结构,但它发生在胼胝体的头侧和尾侧。事实上,由于BrdUrd的预期寿命和稀释特性,BrdUrd+追踪细胞的数量可能被低估了。由于EAE通过增殖分别诱导SVZ和RMS的增殖增加3倍和4倍,因此动员的细胞可能在到达靶区之前就失去了示踪剂。

本研究表明,炎症脱髓鞘诱导动员的未成熟细胞分化为成熟表型。招募细胞的命运因其到达的大脑结构而异。在胼胝体等区域,动员的细胞采用胶质细胞命运,因为它们只分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞系的细胞。在佐剂对照组中,迁移到胼胝体的罕见细胞分化为星形胶质细胞,从而强调星形胶质细胞的分化是由低度炎症引起的,这种现象在许多类型的非髓鞘损伤中都存在(2223)。相比之下,NG2+少突胶质前体细胞和罕见的成熟少突胶质细胞的发生是EAE特有的。有趣的是,动员的SVZ细胞在纹状体神经元死亡时分化为多巴胺能神经元,在急性皮质损伤时分化为星形胶质细胞(22——24)。因此,尽管各种类型的病变引起SVZ动员,但动员细胞的命运严重取决于病变产生的信号的性质。

成年SVZ主要在OB中生成神经元(2021)。然而,为了应对EAE,SVZ细胞也在这个结构中生成星形胶质细胞和少突胶质细胞。这一发现令人惊讶,因为在中枢神经系统发育过程中,OB少突胶质细胞很可能是由局限于该结构内部的病灶生成的(33)。然而,将神经前体细胞移植到颤抖小鼠的SVZ中会导致它们向OB迁移,在OB中分化为神经元和少突胶质细胞(34)。在不排除OB中局部产生少突胶质细胞的可能性的情况下,髓鞘形成不足或脱髓鞘等特定信号似乎会触发SVZ衍生的神经祖细胞成为OB少突胶质细胞的额外来源。总的来说,我们的数据表明内源性神经祖细胞,如移植的神经祖细胞(3435),有可能因应环境线索而偏离其最初的命运。

成人SVZ和RMS代表了一个细胞库,可以在炎症脱髓鞘反应中重新激活。尽管它们在髓鞘修复中的直接意义尚待阐明,但这些细胞可能参与这些修复机制,因为它们被损伤区域吸收并分化为适当的胶质谱系。由于这种激活不是一种大规模的现象,因此需要探索从这些区室动员神经祖细胞及其分化的改进策略。生长因子治疗(如FGF-2)已被证明可以促进SVZ细胞的增殖、向白质的募集以及分化为包括少突胶质细胞在内的成熟细胞(36)以及增加EAE模型中白质少突胶质前体细胞的数量(37)。开发一种同时激活内源性SVZ和RMS神经前体和白质少突胶质前体的策略,可能会导致MS等炎性脱髓鞘疾病的髓鞘修复成功。

致谢

我们感谢G.Rougon博士(法国马赛国家科学研究中心)赠送抗PSA-NCAM抗体,感谢J.Levine博士(纽约大学石溪分校)赠送抗NG2抗体。这项工作得到了国立圣母医学研究所、控制硬化斑块协会和法国控制肌病协会的支持。N.P.-R是柏林大学奖学金的获得者。

缩写

微软多发性硬化
EAE公司实验性自身免疫性脑脊髓炎
GFAP公司胶质纤维酸性蛋白
产科医生嗅球
PSA-NCAM公司神经细胞粘附分子的聚唾液酸胚胎形态
RMS(有效值)吻部迁移流
SVZ公司心室下区
表皮生长因子表皮生长因子
FGF公司成纤维细胞生长因子
MOG公司髓鞘少突胶质细胞糖蛋白
p.i.(第页)。诱导后
DiI公司1,1′二十八烷基-3,3,3′,3′四甲基吲哚碳菁高氯酸盐
CTb公司霍乱毒素β

脚注

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工具书类

1Ffrench-Constant C,Raff M C。自然(伦敦)1986;319:499–502.[公共医学][谷歌学者]
2Wolswijk G,Noble M。开发(英国剑桥)1989;105:387–400.[公共医学][谷歌学者]
三。Shi J、Marinovich A、Barres B A。神经科学杂志。1998;18:4627–4636. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
4Levine J M、Stincone F、Lee Y S。格利亚。1993;7:307–321。[公共医学][谷歌学者]
5西山A、Lin X H、Giese N、Heldin C H、Stallcup W B。神经科学研究杂志。1996;43:299–314。[公共医学][谷歌学者]
6雷诺兹·R、哈代·R。神经科学研究杂志。1997;47:455–470.[公共医学][谷歌学者]
7Armstrong R C、Dorn H H、Kufta C V、Friedman E、Dubois-Dalcq M E。神经科学杂志。1992;12:1538–1547. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
8Gogate N、Verma L、Zhou J M、Milward E、Rusten R、O’Connor M、Kufta C、Kim J、Hudson L、Dubois-Dalcq M。神经科学杂志。1994;14:4571–4587. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
9Scolding N、Franklin R、Stevens S、Heldin C H、Compston A、Newcombe J。大脑。1998;121:2221–2228.[公共医学][谷歌学者]
10Blakemore W F,Keirsted H S。神经免疫杂志。1999;98:69–76.[公共医学][谷歌学者]
11Goldman J E、Zerlin M、Newman S、Zhang L、Gensert J。神经科学开发。1997;19:42–48.[公共医学][谷歌学者]
12Chang A、Nishiyama A、Peterson J、Prineas J、Trapp B D。神经科学杂志。2000;20:6404–6412. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
13沃尔斯威克G。神经科学杂志。1998;18:601–609. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
14Reynolds B A,Weiss S。科学。1992;255:1707–1710.[公共医学][谷歌学者]
15Kirschenbaum B、Nedergaard M、Preuss A、Barami K、Fraser R A、Goldman S A。大脑皮层。1994;4:576–589.[公共医学][谷歌学者]
16Weiss S、Dunne C、Hewson J、Wohl C、Wheatley M、Peterson A C、Reynolds B A。神经科学杂志。1996;16:7599–7609. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
17Morshead C M、Reynolds B A、Craig C G、McBurney M W、Staines W A、Morassutti D、Weiss S、van der Kooy D。神经元。1994;13:1071–1082.[公共医学][谷歌学者]
18Lois C、Alvarez-Buylla A。美国国家科学院程序。1993;90:2074–2077. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
19Gritti A、Parati E A、Cova L、Frolichthal P、Galli R、Wanke E、Faravelli L、Morassutti D J、Roisen F、Nickel D D、Vescovi A L。神经科学杂志。1996;16:1091–1100. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
20Lois C、Alvarez-Buylla A。科学。1994;264:1145–1148.[公共医学][谷歌学者]
21高盛股份有限公司、卢斯金股份有限公司。《神经科学趋势》。1998;21:107–114。[公共医学][谷歌学者]
22Holmin S、Almqvist P、Lendahl U、Mathiesen T。欧洲神经病学杂志。1997;9:65–75。[公共医学][谷歌学者]
23Weinstein D E、Burrola P、Kilpatrick T J。大脑研究。1996;743:11–16.[公共医学][谷歌学者]
24Fallon J、Reid S、Kinyamu R、Opole I、Opole R、Baratta J、Korc M、Endo T L、Duong A、Nguyen G等。美国国家科学院程序。2000;97:14686–14691. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
25Nait-Oumesmar B、Decker L、Lachapelle F、Avellana-Adalid V、Bachelin C、Van Evercooren A B。欧洲神经病学杂志。1999;11:4357–4366.[公共医学][谷歌学者]
26Litzenburger T、Bluthmann H、Morales P、Pham-Dinh D、Dautigny A、Wekerle H、Iglesias A。免疫学杂志。2000;165:5360–5366.[公共医学][谷歌学者]
27Liedtke W、Edelmann W、Chiu F C、Kucherlapati R、Raine C S。《美国病理学杂志》。1998;152:251–259. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
28De Marchis S、Fasolo A、Shipley M、Puche A。神经生物学杂志。2001;49:326–338.[公共医学][谷歌学者]
29Doetsch F、Caille I、Lim D A、Garcia-Verdugo J M、Alvarez-Buylla A。单元格。1999;97:703–716.[公共医学][谷歌学者]
30Chazal G、Durbec P、Jankovski A、Rougon G、Cremer H。神经科学杂志。2000;20:1446–1457. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
31Gritti A、Bonfanti L、Doetsch F、Caille I、Alvarez-Buylla A、Lim D A、Galli R、Verdugo J M、Herrera D G、Vescovi A L。神经科学杂志。2002;22:437–445. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
32Calza L、Giardino L、Pozza M、Bettelli C、Micera A、芦荟L。美国国家科学院程序。1998;95:3209–3214. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
33Spassky N、Heydon K、Mangatal A、Jankovski A、Olivier C、Queraud-Lesaux F、Goujet-Zalc C、Thomas J L、Zalc B。开发(英国剑桥)2001;128:4993–5004.[公共医学][谷歌学者]
34Vitry S、Avellana-Adalid V、Lachapelle F、Evercooren A B。分子细胞神经科学。2001;17:983–1000.[公共医学][谷歌学者]
35Cao Q L、Zhang Y P、Howard R M、Walters W M、Tsoulfas P、Whittemore S R。实验神经学。2001;167:48–58.[公共医学][谷歌学者]
36Craig C G、Tropepe V、Morshead C M、Reynolds B A、Weiss S、van der Kooy D。神经科学杂志。1996;16:2649–2658. [PMC免费文章][公共医学][谷歌学者]
37Ruffini F、Furlan R、Poliani P L、Brambilla E、Marconi P C、Bergami A、Desina G、Glorioso J C、Comi G、Martino G。基因疗法。2001;8:1207–1213.[公共医学][谷歌学者]

文章来自美国国家科学院院刊由以下人员提供美国国家科学院