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比较研究
.2007年3月21日；27(12):3069-77.
doi:10.1523/JNEUROSCI.4562-06.2007。

人类胚胎干细胞的功能性神经发育：通过星形胶质细胞共培养加速突触活动

M奥斯汀·约翰逊 1, 杰森·P·威克, 罗伯特·皮尔斯, 张素春
附属公司
比较研究

人类胚胎干细胞的功能性神经发育：通过星形胶质细胞共培养加速突触活动

M奥斯汀·约翰逊等。 神经科学. .

摘要

人类神经上皮细胞是如何成为电生理活性神经元的，目前尚不清楚。在这里，我们描述了神经元与原始人类胚胎干细胞（hES）分化的早期生理发育。我们发现分化的神经元细胞在分化7周后逐渐降低其静息膜电位，获得特征性的Na+和K+电流，并激发成熟动作电位。这与在动物中观察到的成熟模式相似，尽管时间尺度大大扩展。另外3周的分化导致神经元能够对去极化电流脉冲产生重复的动作电位序列。自发突触活动也发生在分化7周后，与培养物中星形胶质细胞的分化有关。hES细胞衍生的神经上皮细胞与外源性星形胶质细胞共同培养可显著加速突触电流的发生，但不会改变动作电位的产生。这些发现表明，膜特性和动作电位的发展取决于Na+和K+电流的内在成熟度，而星形胶质细胞可增强突触传递，这可能独立于动作电位的成熟度。此外，我们发现，尽管星形胶质细胞调节介质加速了突触蛋白的定位，但它并没有增加突触活动，这表明星形胶质细胞通过接触依赖机制增强突触活动。这些结果为进一步研究人类神经元的功能发育奠定了基础，并为人类细胞在恢复性神经元治疗中的潜在应用提供了支持。

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数字

图1。
图1。
hES细胞源性神经上皮表达前脑标记物，并依次生成神经元和星形胶质细胞。A类神经和胶质细胞分化时间表；H9 hES细胞分化为Pax6+/Sox1系列+神经上皮细胞（NE）在2周内，在悬浮培养中富集一周，然后在层粘连蛋白-多鸟氨酸底物上培养7周。B类表达β三-微管蛋白在电镀后24h内从神经上皮簇迁移。C类,天，分化4–10周后（电镀后1–7周），神经元表达β三-微管蛋白和MAP2，表现出越来越复杂的多极形态。插图提供了更大的细胞放大率，以清楚地显示形态变化。电子,F类,H（H），绝大多数未成熟神经元（β三-微管蛋白+)Otx2呈阳性(H（H）)和Bf-1(电子)其表达在成熟的培养物中保留(F类).我、星形胶质细胞（S100β+)分化7周后（电镀4周后）开始出现，最初表现为形态简单，突起较少（插图）。G公司,J型分化10周后（电镀后7周），星形胶质细胞更大，显示更复杂的多极形态（插图），并进行GFAP染色(G公司)和S100β(J型). NF-68，神经丝-68。比例尺，50μm。
图2。
图2。
AP成熟期为3至10周。A类，显示了生长4、6、7和10周（W）的神经元对30pA电流注入的代表性电压响应。根据阈值的明确证据确定AP（箭头）。在10周（10Wi）时，在一些细胞中观察到重复的AP序列。B类这些神经元的总结数据表明，培养7周后，为响应30 pA电流脉冲而激发的AP数量显著增加。C类,天，AP振幅(C类)分化6至7周时显著增加，半宽度显著减少(天).电子，当神经元保持在−55和−60 mV之间时，在6周和7周之间未观察到AP振幅的显著差异。F类，当细胞处于负电位时，AP半宽度在6周和7周之间仍存在显著差异*对< 0.05; **对< 0.01. NS，不重要。误差条表示SEM。
图3。
图3。
峰我纳在开发过程中增加。艾岛，快速失活电压门控内向电流是通过从−70 mV的保持电位从−50到50 mV的阶跃去极化激发的。艾伊，这些内向电流被TTX（1μ米).B类，汇总数据显示峰值我纳分化过程中增加，7周后达到显著水平(*对< 0.05). 误差条表示SEM。C类,I–V型神经元分化4周（填充菱形）和7周（开放方形）后的峰值内向电流的关系。七周大的神经元显示更大的峰值我纳在半最大电流中出现明显的（～6 mV）左移，而最大电流总是在0 mV时出现。
图4。
图4。
我A类增加平行AP成熟度，而我K（K）在整个成熟过程中减少。艾岛，一个代表性的轨迹，显示了由电压阶跃从−80 mV的保持电势引发的快速失活和持续输出电流。艾伊，4-AP（1米米)消除了快速灭活K+电流，留下持续的K+电流。Aiii公司，总K减去持续电流+电流隔离了瞬态K+电流。Aiv公司，浓度为12μ米TEA进一步降低了持续的K+电流。B类，总结数据表明瞬态K+电流密度在6到7周之间显著增加，并在分化10周前保持升高。C类，持续K+电流密度在培养过程中随着时间的推移而稳定下降，并且在分化10周后显著降低(*对< 0.05). 误差条表示SEM。
图5。
图5。
内源性和外源性星形胶质细胞诱导突触蛋白定位并促进突触活动。艾岛在没有外源性星形胶质细胞的神经元中，突触蛋白-1（绿色）在分化6周后弥散分布在MAP2阳性神经元（红色）的细胞质中（箭头）。在−70 mV下保存的细胞的典型电压灯记录显示，这些细胞中没有自发PSC（见下文）。艾伊相反，在分化6周时，生长在单层星形胶质细胞上的神经元显示突触蛋白-1（箭头所示）和显著的PSC（下图所示）的点状定位。Aiii公司,Aiv公司9周后，两组均显示突触蛋白-1蛋白的标点定位（箭头）和显著的突触活动。Bi公司,Bii公司突触活性由AMPA受体介导的电流组成，这些电流被CNQX（100μ米)以及荷包牡丹碱（bic.）（50μ米).C类总结数据显示，在星形胶质细胞（开放栅）上生长的1至3周内，显示突触活动的神经元明显多于在层粘连蛋白（填充栅*对< 0.05). 在随后的时间点，当神经元被镀上或不镀上星形胶质细胞时，显示突触活动的细胞数量没有显著差异。比例尺，20μm。
图6。
图6。
ACM诱导突触蛋白-1的早期定位。艾岛分化6周后，ACM培养的神经元在MAP2内主要表现为弥漫性突触-1染色+神经元（箭头），分化8周后变成点状(艾伊，箭头）。B类，ACM显著增加MAP2的百分比+分化6周后，点状突触蛋白-1染色的神经元与未经处理的培养物（6周-）相比。然而，这种效应明显小于直接接触星形胶质细胞的效应（6周以上）。到8-9周时，所有组的点状突触蛋白-1染色百分比相似。C类同样，ACM治疗6周后，每50μm树突的点状细胞数量显著增加，但与直接接触星形胶质细胞的程度不同。天.MAP2的平均数+ACM和与星形胶质细胞的直接接触增加了分化6周后从细胞体发出的树突*对< 0.05; **对< 0.01. 比例尺，20μm。误差条表示SEM。
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    1. Annis CM、Robertson RT、O'Dowd DK。独立于正常存在的外部影响的皮质神经元出生后早期发育方面。神经生物学杂志。1993;24时1460-1480分。-公共医学
    1. Bain G、Kitchens D、Yao M、Huettner JE、Gottlieb DI。胚胎干细胞在体外表达神经元特性。开发生物。1995;168:342–357.-公共医学
    1. Barry PH.JPCalc，一个软件包，用于计算斑贴、细胞内、上皮和双层测量中的液结电位校正，以及校正结电位测量。神经科学方法杂志。1994;51:107–116.-公共医学
    1. 拜耳公司。新皮质发育。纽约：Raven；1991

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