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.2020年2月;15(2):342-351.
doi:10.4103/1673-5374.265185。

NeuroD1诱导灰质星形胶质细胞的差异性神经元重编程白质

附属公司

NeuroD1诱导灰质星形胶质细胞的差异性神经元重编程白质

刘敏慧等。 神经再生研究. 2020年2月.

摘要

近年来出现了一种称为体内神经胶质细胞-神经元转换的新技术,作为神经再生和修复的新一代治疗方法。这是通过在神经胶质细胞中异位表达神经转录因子,将内源性神经胶质细胞重新编程为中枢神经系统中的神经元来实现的。以前的研究主要集中于大脑皮层和纹状体等灰质中的胶质细胞,但白质中的神经胶质细胞是否可以重新编程尚不清楚。为了解决这个基本问题,我们在灰质(皮层和纹状体)和白质(胼胝体)的星形胶质细胞中表达NeuroD1,以研究转换效率、神经元亚型和转换神经元的电生理特征。我们发现,NeuroD1可以有效地将灰质中的星形胶质细胞重新编程为功能性神经元,但白质中的星状胶质细胞对神经元重新编程有很大的抵抗力。皮质和纹状体星形胶质细胞转化的神经元由谷氨酸能神经元和GABA能神经元组成,能够激发动作电位并具有自发的突触活动。相反,白质中少数星形胶质细胞转化的神经元相当不成熟,很少发生突触事件。这些结果为研究灰质和白质中星形胶质细胞的差异重编程能力提供了新的见解,并突出了区域性星形胶质细胞以及微环境对神经胶质细胞转化结果的影响。由于人脑中含有大量的白质,本研究将为未来将体内神经胶质转化技术发展为潜在的临床治疗提供重要指导。本研究的实验方案于2018年3月21日获得暨南大学实验动物伦理委员会批准(批准号:IACUC-20180321-03)。

关键词:神经D1;星形胶质细胞;转化效率;胼胝体;皮层;灰质;体内细胞转化;神经元;重新编程;纹状体;白质。

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图1
图1
美国航空航天局hGFAP::GFP特异性感染小鼠灰质和白质中的星形胶质细胞。(A) 显示实验设计的示意图。绿色区域表示皮层;灰色区域表示胼胝体;紫色区域表示纹状体。(B) AAV公司GFAP::GFP病毒注射(wpi)后5周,感染成年小鼠前脑皮层(ctx)、胼胝体(cc)和纹状体(str)的广泛区域。比例尺:200μm。(C) AAV的放大视图GFAP::GFP在5wpi时,皮层、胼胝体和纹状体中的受感染星形胶质细胞。注意胼胝体中的纤维化星形胶质细胞与皮质和纹状体中的原生质星形胶质细胞在形态上不同。比例尺:20μm。(D) 量化数据显示GFP强度(左侧面板)和GFP数量的比较+灰质与白质中的细胞(右侧面板)(**P(P)< 0.01, ****P(P)<0.0001,单向方差分析,n个=6只动物)。绿色圆圈代表皮层,灰色圆圈代表胼胝体,紫色圆圈代表纹状体。(E和F)显示GFP联合标记的代表性图像+细胞(绿色)带有星形细胞标记物GFAP(E,红色,5wpi)和S100β(F,红色,5%pi)。比例尺:20μm。(G) 显示GFP的代表性图像+5wpi时,细胞(绿色)未与神经元标记物NeuN(红色)共定位。比例尺:20μm。(H) 量化显示GFP百分比+5wpi时,皮层、胼胝体和纹状体中的细胞被不同标记物(GFAP、S100β和NeuN)共同标记。GFAP和NeuN,n个=6只动物,118-239个细胞/只;S100β,n个=5只动物,153–360个细胞/只****P(P)<0.0001(单向方差分析)。绿色柱代表皮层,灰色柱代表胼胝体,紫色柱代表纹状体。数据显示为平均值±SEM。虚线表示胼胝体的轮廓。GFAP:胶质纤维酸性蛋白;GFP:绿色荧光蛋白;NeuN:神经元核;S100β:S100钙结合蛋白β。
图2
图2
NeuroD1有效地将小鼠皮层和纹状体星形胶质细胞重新编程为神经元。(A) 显示实验设计的示意图。(B) 显示成年小鼠前脑感染的代表性图像hGFAP::神经D1(ND1)-P2A-GFP1、2、3和5wpi时的形态变化。比例尺:200μm。(C和D)显示GFP联合标记的代表性图像+在皮层(C)和纹状体(D)中,1 wpi(顶行)处的(绿色)细胞带有NeuroD1(红色)和星形胶质细胞标记物(GFAP,紫色),1 wbi(中行)处带有神经元标记物(NeuN,红色)和GFAP(紫色)。箭头表示一些共标记细胞。比例尺:20μm。(E) GFP百分比呈稳定增长(实线)的时间进程+NeuN公司+双阳性细胞和伴随的GFP百分比下降(虚线)+GFAP公司+皮层和纹状体的双阳性细胞(1个wpi,n个=4只动物,177-242个细胞/只;2 wpi,n个=3只动物,129–245个细胞/只;3 wpi,n个=3只动物,152–247个细胞/只;5 wpi,n个=6只动物,144-251个细胞/只)。(F) 量化显示,NeuroD1在5wpi时有效地将皮质和纹状体星形胶质细胞转化为神经元****P(P)<0.0001,皮质***P(P)<0.001,纹状体;未成对的t吨-测试;n个=6只动物;GFP组:118-182个细胞/只;ND1-GFP组:106–251个细胞/只。(G) 量化数据显示NeuN数量增加+GFP公司+皮层(绿色)和纹状体(紫色)中的细胞从1wpi到5wpi。数据显示为平均值±SEM.cc:胼胝体;ctx:皮层;GFAP:胶质纤维酸性蛋白;GFP:绿色荧光蛋白;NeuN:神经元核;NeuroD1(ND1):神经源性分化1;S100β:S100钙结合蛋白β;str:纹状体。
图3
图3
小鼠胼胝体中星形胶质细胞到神经元的转换效率很低。(A) 胼胝体的代表性图像显示GFP(绿色)、NeuroD1(红色)和GFAP(紫色)在1 wpi(顶行)处的三重免疫染色,以及GFP(绿)与NeuN(红色)以及GFAP(紫)在1 wpi(中行)和5 wpi处的共染色。比例尺:20μm。(B) 显示GFP高百分比的时间进程+用GFAP(虚线)和低百分比的GFP共同标记的细胞+成年小鼠胼胝体(1 wpi,n个=4只动物,150–197个细胞/只;2 wpi,n个=3只动物,179-246个细胞/只;3 wpi,n个=3只动物,242–303个细胞/只;5 wpi,n个=6只动物,138-262个细胞/只)。(C) 量化数据显示,NeuroD1可以将胼胝体中约6%的星形胶质细胞转化为神经元**P(P)<0.01(未配对t吨-测试);n个=6只动物。(D) 转换神经元数量的侧面比较(NeuN+GFP公司+(如图2G所示)白质(****P(P)<0.0001,单向方差分析,n个=6只动物)。(E) 量化显示NeuN的数量+GFP公司+胼胝体细胞从1wpi逐渐增加到5wpi。数据显示为平均值±SEM.cc:胼胝体;ctx:皮层;GFAP:胶质纤维酸性蛋白;GFP:绿色荧光蛋白;NeuN:神经元核;NeuroD1(ND1):神经源性分化1;str:纹状体。
图4
图4
小鼠灰质中NeuroD1转换神经元的神经元亚型鉴定。(A和B)典型图像显示,皮层和纹状体星形胶质细胞转化神经元中神经元D1-GFP感染细胞(绿色)的双重免疫染色,共标记或不标记一系列神经元标记物(GABA、Ctip2、Tbr1、Satb2、PV、Foxp2、DARPP32),每5 wpi。比例尺:20μm。(C) 量化显示了5wpi时皮层和纹状体中转换的神经元亚型。Ctip2:*P(P)< 0.05; 光伏:**P(P)< 0.01; 周六2:**P(P)< 0.01; 未成对的t吨-测试;n个=5只动物;皮层101-301个细胞/只,纹状体84-160个细胞/两只。数据显示为平均值±SEM.cc:胼胝体;Ctip2:COUP-TF相互作用蛋白2;ctx:皮层;DARPP32:多巴胺和cAMP调节的神经元磷酸蛋白;Foxp2:叉头箱P2;GABA:γ-氨基丁酸;GFP:绿色荧光蛋白;PV:小白蛋白;Satb2:特殊的富含AT-序列结合蛋白2;str:纹状体;Tbr1:T盒脑基因1。
图5
图5
在小鼠白质中的NeuroD1转换神经元之间缺乏明确的神经元身份。(A和B)小鼠胼胝体(cc)中的一些星形胶质细胞转化的神经元对GABA呈免疫阳性(A),偶尔表现出微弱的Ctip2信号(B)。比例尺:低倍图像100μm(左第一个面板);高倍图像为20μm(右侧面板)。虚线表示胼胝体的轮廓。(C) 胼胝体星形细胞转化神经元的Tbr1、Satb2、PV、Foxp2和DARPP32均为阴性。比例尺:20μm。cc:胼胝体;Ctip2:COUP-TF相互作用蛋白2;DARPP32:多巴胺和cAMP调节的神经元磷酸蛋白;Foxp2:叉头箱P2;GABA:γ-氨基丁酸;GFP:绿色荧光蛋白;PV:小白蛋白;Satb2:特殊的富含AT-序列结合蛋白2;Tbr1:T盒脑基因1。
图6
图6
小鼠灰质和白质中星形胶质细胞转化神经元的功能特征。(A) 皮层区域的脑片记录显示了NeuroD1转换神经元中的重复动作电位和强大的自发突触事件。(B) 纹状体区域的脑片记录显示了NeuroD1转换神经元不同的动作电位放电模式和中度突触事件。(C) 胼胝体的脑切片记录显示,白质中大多数NeuroD1转换的神经元没有激发动作电位,自发的突触事件也很少被记录。红色箭头表示微型突触后事件。EPSC:兴奋性突触后电流;IPSC:抑制性突触后电流;神经D1:神经原性分化1。

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    1. Bayraktar OA、Fuentealba LC、Alvarez-Buylla A、Rowitch DH。星形胶质细胞的发育和异质性。冷泉Harb Perspect生物。2014;7:a020362。-项目管理咨询公司-公共医学
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    1. Bergmann O,Spalding KL,Frisen J.人类成年神经发生。冷泉Harb Perspect生物。2015;7:a018994。-项目管理咨询公司-公共医学