胚胎干细胞向心肌细胞分化及中药干预研讨.pdf

第七届中南地区实验动物科技交流会论文汇编 动物实验 胚胎干细胞向心肌细胞分化及中药干预研究 陈嘉1，邹移海1，孙京臣2，桑传兰1 (1．广州中医药大学实验动物中心，广州510405；2．华南农业大学动物科学学院，广州510642) stem 【摘要】胚胎干细胞(Embryoniccells，ES)在体外分化培养条件下可以分化出各种组织细胞，其中包 括心肌细胞，而且在体外向心肌细胞分化与体内完整胚胎心肌发育过程相符合。ES细胞还是研究心肌细胞发育分 化机制、分子机理及鉴定其关键基因的理想模型。文章对ES细胞及其定向分化为心肌细胞的分子机理及中药干预 进行综述。参考文献36篇。 【关键词】胚胎干细胞；心肌细胞；定向分化；中医药 心肌细胞是终末分化的细胞，不能再生，心肌梗死后，只能通过纤维组织增生，瘢痕组织 形成，修复坏死部位，而存活的心肌细胞代偿性肥大，心室重袒，心功能下降，最终发展为缺 血性心力衰竭。当前临床内外科治疗均不能修复和逆转已经坏死的心肌，心脏移植虽然能解决 这一问题，但供体来源困难，手术费用昂贵，临床难以推广。 20世纪90年代，证实移植心肌细胞是治疗重型心肌坏死的一个替代途径。目前有多种细胞可 stem 用于心肌细胞移植，其中胚胎干细胞(Embryoniccells，ES)较成体干细胞具有更强更广的分 化潜能和增殖能力，由ES细胞向心肌细胞分化，经历了从早期前体心肌细胞，向终末分化成 熟心肌细胞过渡的整个过程，是研究心肌细胞分化机理的良好平台和模型。 1 Es细胞的生物学特性 stem cell)，是由着床前(受孕3-5d)的囊胚内细胞团 ES细胞又称全能干细胞(Totipotent (Innercell mass，ICM)经体外分化抑制培养所得一种高度未分化细胞，具有全能性、无限增 殖和多分化的潜能，与早期胚胎细胞结构相似，ES细胞具有以下生物学特性：(1)ES细胞在抑 factor，LIF)存在的前提 制细胞分化因子，如STO细胞或白血病抑制因子(Leukemiainhibitory 下，通过体外培养可大量扩增，并可以在体外进行筛选、扩增、冻存而不失其原有特性。(2)ES 细胞具有全能分化特性，当除去分化抑制因子后，部分细胞自发分化为不同组织细胞，而悬浮 的ES细胞会衍化为具有三个胚层细胞的类胚体(Embryoidbody，EB)；在体外还可定向诱导分 化为造血干细胞、脂肪细胞、软骨细胞、神经细胞、胰岛细胞、心肌细胞和成骨细胞等，并具 有体内细胞的生理功能。(3)ES细胞具有种系传递能力。若将ES细胞注入囊胚并将囊胚植入假 孕受体鼠后，可发育获得嵌合体鼠。ES细胞可参与形成嵌合体的全部细胞种类，包括生殖细胞。 表达种系转录因子Oct-4。(5)含正常二倍染色体，并能稳定传代，DNA低度甲基化，细胞增殖 周期中G1期较短。(6)小鼠ES干细胞的形态特征为：核大、胞浆少，体外培养时细胞排列紧 密，呈集落形生长，在集落边缘有时可见有少量扁平上皮细胞样或梭形成纤维细胞样的已分化 细胞。(7)人ES细胞界限清楚、形态扁平、核质比高、生长形态如鸟巢状。 2 ES细胞定向分化为心肌细胞的基本方法 ES细胞分化为心肌细胞常用的方法是“悬滴培养．悬浮培养一贴壁培养”三步法[1,21。首先悬 滴培养，取对数生长期ES细胞，经胰酶消化并吹打成单个细胞后，制成高糖DMEM细胞悬液。 ．单细胞悬液再接种于培养皿盖子上，形成许多小滴，培养皿中盛无菌D．Hank’s或PBS液，盖 上有悬滴液的培养皿盖子，37℃、5％C02、95％RH培养。悬滴培养约2d后，分别从单个悬滴 434 动物实验 第七届中南地区实验动物科技交流会论文汇编 中吸出形成的拟胚体(EB)，再悬浮培养，每2d更换1次培养液。约5d后，将这些拟胚体转移 至细胞培养板中贴壁培养，该过程可用诱导剂处理，如维生素A酸(RA)、二甲基亚砜(DMSO) 和双环磷酸