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.2018年1月15日；9(1):9.
doi:10.1186/s13287-017-0756-2。

在APP/PS1转基因小鼠模型中，人脐带间充质干细胞需要自噬以改善空间工作记忆

文丽（Wen Li） 1 2, 李凯（Kai Li） 1, 京高 1, 卓扬 三
附属公司

在APP/PS1转基因小鼠模型中，人脐带间充质干细胞需要自噬以改善空间工作记忆

文丽（Wen Li）等。 干细胞研究与治疗. .

摘要

背景：最近的研究表明，自噬在间充质干细胞（MSCs）中起着核心作用，许多研究表明，人脐带MSCs（huMSCs）可以通过多种机制治疗阿尔茨海默病（AD）。然而，在AD小鼠模型中，没有研究观察自噬对huMSCs神经保护功能的影响。因此，在本研究中，我们通过体外和体内实验研究了抑制自噬是否会削弱或阻断huMSCs的功能。

方法：在体外，我们通过抑制或激活自噬来检测huMSC的迁移和神经元分化；通过敲除Beclin 1抑制huMSCs的体内自噬，并将这些huMSCs移植到APP/PS1转基因小鼠中。通过T迷宫任务、电生理实验、免疫荧光染色、酶联免疫吸附试验（ELISA）和Western blotting检测一系列相关指标。

结果：我们证明，自噬的调节可以影响huMSC的迁移及其神经元分化。此外，与对照组相比，抑制huMSCs自噬并不能通过抗凋亡或促进神经发生和突触形成实现神经保护作用。

结论：这些发现表明，在APP/PS1转基因小鼠中，huMSCs需要自噬来维持其功能并改善认知障碍。

关键词：自噬；人脐带间充质干细胞；长期增强；神经发生；突触形成。

PubMed免责声明

利益冲突声明

道德批准和参与同意

所有涉及动物的实验都是根据南开大学动物护理委员会批准的指南进行的，并符合美国国立卫生研究院的《实验动物护理和使用指南》。在中国天津第一中心医院，经父母同意，从剖宫产或正常阴道分娩后的足月分娩中获取人脐带。本研究是根据《赫尔辛基宣言》中的人体保护原则进行的，并获得了南开大学机构审查委员会的批准。

出版同意书

所有作者均同意发表本研究。

竞争性利益

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

出版商备注

Springer Nature在公布的地图和机构关联中的管辖权主张方面保持中立。

数字

图1
图1
自噬促进huMSCs在体外的迁移和神经元分化。一雷帕霉素（Rap）或3-甲基腺嘌呤（3MA）处理后自噬对人脐带间充质干细胞（huMSCs）迁移的影响(n个 = 3).b条经三环癸烷-9-基黄原酸酯（D609）处理4h后，huMSCs的形态转变为huMSCs-NCs。c（c）用D609治疗后2 h和4 h，huMSCs中自噬标记物LC3 II的代表性裁剪Western blot。d日神经标记物神经元特异性烯醇化酶（NSE）和微管相关蛋白2（MAP2）在huMSCs和huMSCs-NC中的表达。e（电子）–小时自噬对huMSCs神经元分化的影响。e（电子）双重免疫荧光染色显示MAP2和LC3 II共定位。（f）Beclin 1和MAP2的代表性裁剪Western blots。的统计分析克MAP2和小时贝克林1(n个 = 3). 所有数据均表示为平均值 ± 三个独立实验的SEM*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，与对照组（Con）相比；#P（P） < 0.05,##P（P） < 0.01，与D609相比
图2
图2
体外自噬对huMSC功能的抑制作用。一Beclin 1、ATG7、LC3、P62、Sox2、干细胞衍生因子-1（SDF-1）、裂解半胱天冬酶-3（CCapase-3）和裂解多聚ADP-核糖聚合酶（CPARP）的代表性裁剪Western blot。b条自噬相关蛋白Beclin 1、ATG7、LC3和P62的统计分析(n个 = 3).c（c）迁移和分化相关蛋白Sox2和SDF-1的统计分析(n个 = 3).d日细胞凋亡相关蛋白Capase-3和PARP的统计分析(n个 = 3).e（电子）,（f）LC3和CCaspase-3、P62和Sox2分别通过双重免疫荧光染色共同定位。所有数据均表示为平均值 ± 三个独立实验的SEM*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01与shNC
图3
图3
人脐带间充质干细胞（huMSC）移植对空间工作记忆、LTP和DEP的影响。一T迷宫任务。b条在抬高的T型迷宫上进行奖励交替测试的平均正确反应百分比。c（c）DG区长时程增强（LTP）和去tentiation（DEP）的反应变化。前20分钟的诱发反应是基线。采用θ脉冲刺激（TBS）诱导LTP记录1h，低频刺激（LFS）诱导DEP记录1h。d日所有时间点LTP的平均场兴奋性突触后电位（fEPSP）斜率。e（电子）所有时间点DEP的平均fEPSP斜率。所有数据均表示为平均值 ± 扫描电镜，n个 = 每组6个*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，与AD-Veh相比；#P（P） < 0.05,##P（P） < 0.01，与huMSCs-shNC相比
图4
图4
人脐带间充质干细胞（huMSC）移植对皮层和海马Aβ清除率的影响。一通过免疫荧光染色和定量分析在皮层和海马区检测到Aβ（箭头表示Aβ斑块）。b条大脑皮层和海马区淀粉样前体蛋白（APP）和早老蛋白1（PS1）的典型裁剪Western blots和统计分析。所有数据均表示为平均值 ± 扫描电镜，n个 = 每组3个。数据来自三个独立的实验*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，相对于AD Veh；#P（P） < 0.05,##P（P） < 0.01，与huMSCs-shNC相比
图5
图5
人脐带间充质干细胞（huMSC）移植对皮层和海马神经元凋亡的影响。一H&E染色观察细胞凋亡情况。这些方框表示神经元排列松散和神经元丢失。箭头表示细胞核收缩。存活神经元的相对数量b条皮层和c（c）海马体。d日皮质和海马中凋亡相关蛋白Bcl-xl、Bax、裂解caspase-3（CCaspase-3）和裂解多聚ADP-核糖聚合酶（CPARP）的典型裁剪Western blot和统计分析。所有数据均表示为平均值 ± 扫描电镜，n个 = 3.数据来自三个独立的实验*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，与AD-Veh相比；#P（P） < 0.05,##P（P） < 0.01，与huMSCs-shNC相比
图6
图6
人脐带间充质干细胞（huMSCs）在APP/PS1转基因小鼠中移植后的迁移。一标记绿色荧光蛋白（GFP）huMSC在全脑的分布。b条通过双重免疫荧光染色，将人核（hNu）和裂解caspase-3共同定位于皮层。c（c）hNu和微管相关蛋白2（MAP2）和d日用双重免疫荧光染色法将hNu和双皮质激素（DCX）共同定位于海马DG
图7
图7
人脐带间充质干细胞（huMSC）移植对颗粒下区（SGZ）和心室下区（SVZ）神经发生的影响。一–d日在SGZ和SVZ分别用免疫荧光染色和image J软件定量分析Ki67。e（电子）–小时ELISA法研究huMSC移植对大脑皮层和海马脑源性神经营养因子（BDNF）和神经生长因子（NGF）分泌的影响。所有数据均表示为平均值 ± 扫描电镜，n个 = 3.数据来自三个独立的实验*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，与AD-Veh相比；#P（P） < 0.05,##P（P） < 0.01，与huMSCs-shNC相比。DG齿状回，LV侧脑室
图8
图8
人脐带间充质干细胞（huMSC）移植对突触传递的影响。一通过免疫荧光染色和ImageJ软件定量分析在海马DG中检测PSD-95。b条海马中突触传递相关蛋白CaMKII、p-CaMKIL、NMDAR 2B和PSD95的典型裁剪Western blot和统计分析。所有数据均表示为平均值 ± 扫描电镜，n个 = 3.数据来自三个独立的实验*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01，与AD-Veh相比；##P（P） < 0.01，与huMSCs-shNC相比
图9
图9
huMSCs中自噬的抑制导致其功能障碍，包括迁移、分化和抗凋亡，并促进神经发生和突触形成
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