CN107189981B - Hdac6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及细胞移植技术领域,具体涉及HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.25µM~0.5µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率,能够为骨髓间充质干细胞移植疗法提供新思路。一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,将HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,该药物含有HDAC6抑制剂,该药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.25µM~0.5µM。该用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
Description
技术领域
本发明涉及细胞移植技术领域,具体涉及HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用。
背景技术
骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSCs)易于分离培养且免疫排斥弱,被广泛应用于干细胞移植治疗等组织工程学研究,然而移植的外源性BMSCs在体内损伤部位存活率低、生物分布十分有限,极大地阻碍了其临床应用,因此提高干细胞移植效率是目前迫切需要解决的问题之一。
组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDAC)通过去乙酰化修饰,在染色质重构,基因转录及蛋白质功能调控中起重要作用。最近研究表明,组蛋白去乙酰化酶6(histone deacetylases 6,HDAC6)参与脑损伤的发生发展,而HDAC6抑制剂不仅参与脑损伤后抗炎抗凋亡、促进神经再生等保护机制,还可诱发干细胞激活并向受损区域迁移,促进脑缺血区域神经和血管新生。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术的不足,提供HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用。
本发明的目的之二在于针对现有技术的不足,提供一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物。
为了实现上述目的之一,本发明采用如下技术方案:
提供HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.25µM~0.5µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
其中,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.3µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
其中,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.4µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
为了实现上述目的之二,本发明采用如下技术方案:
提供一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,将上述所述的HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,所述药物含有HDAC6抑制剂,所述药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.25µM~0.5µM。
其中,所述药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.3µM。
其中,所述药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.4µM。
本发明与现有技术相比较,有益效果在于:
(1)本发明提供的HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.25µM~0.5µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率,能够为骨髓间充质干细胞移植疗法提供新思路。
(2)本发明提供的一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
附图说明
图1为同时期的骨髓间充质干细胞形态学观察图。其中,放大倍数为40倍。其中,图中A原代培养第4天,B原代培养第6天,C第3代细胞,D第4代细胞。
图2是HDAC6抑制剂作用于骨髓间充质干细胞的24h后的细胞存活率图。
图3是骨髓间充质干细胞的二维和三维形貌图。其中,A、D:control组;B、E:0.25µMtubacin组;C、F:0.5µM tubacin组。
图4是骨髓间充质干细胞的高度直径图。其中,A、D:control组;B、E:0.25µMtubacin组;C、F:0.5µM tubacin组。
图5是骨髓间充质干细胞的超微结构及膜表面粒径分布图。其中,A、D、G:control组;B、E、H:0.25µM tubacin组;C、F、I:0.5µM tubacin组。
图6是骨髓间充质干细胞的膜表面粗糙度显示图。其中,a 表示与对照组相比,P<0.05。
图7是杨氏模量统计分布图。其中,A control组;B 0.25µM tubacin预处理组;C0.5µM tubacin预处理组。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1。
本实施例的HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度为0.25µM~0.5µM时,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。其中,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度可为0.3µM,HDAC6抑制剂在培养基中的浓度也可为0.4µM。
实施例2。
本实施例的一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,将实施例1的HDAC6抑制剂在骨髓间充质干细胞移植中的应用用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,该药物含有HDAC6抑制剂,该药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.25µM~0.5µM。其中,该药物中HDAC6抑制剂的浓度可为0.3µM,该药物中HDAC6抑制剂的浓度也可为0.4µM。
本实施例的一种用于骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,能促进骨髓间充质干细胞增殖作用,提高骨髓间充质干细胞移植治疗效率。
实验:
1 材料与方法
1.1实验动物
幼年雄性清洁级SD大鼠2只,体重约80-100g,用于BMSCs原代培养(由南方医科大学实验动物中心提供)。P4代细胞用于实验。
1.2主要试剂及仪器
原子力显微镜(NanoScope-V,Veeco instruments,美国),倒置荧光显微镜(Olympus,日本),细胞培养箱(Thermo Scientific,美国),DMEM/F12液体培养基,胎牛血清,胰蛋白酶(GIBCO,美国),tubacin(Sigma,美国),戊二醛(南京森贝伽生物科技有限公司)。
1.3 BMSCs的分离及培养
大鼠颈椎脱臼处死,浸泡于75%酒精消毒20min。无菌操作原则下迅速剥离双侧胫骨及股骨,清除残余肌肉和结缔组织,保持骨膜及干骺端完整。无菌PBS冲洗3遍后剪去双侧干骺端,用5ml一次性注射器抽取DMEM培养基反复冲洗骨髓腔,尽量将骨髓组织全部冲出。随后将骨髓组织冲洗液移入15ml离心管,1000r/min离心10min,弃上清。加入含10%胎牛血清的DMEM/F12培养液5ml,轻轻吹打混匀后接种于细胞培养瓶内,置于37℃、5%CO2培养箱培养。48h后首次全量换液,保留贴壁细胞,之后隔天换液,当贴壁细胞达到80%至90%融合时,用0.25%胰酶消化,1000r/min离心5min后按1:2比例进行传代培养。
1.4 MTT法检测tubacin对BMSCs活力的影响
取指数生长期的BMSCs,0.25%胰酶消化离心收集细胞,用含10%胎牛血清的DMEM/F12培养基稀释成2×104/ml的细胞悬液,96孔培养板内每孔加入100µl细胞悬液,计数每孔约含细胞2000个,设置调零组,对照组,不同浓度药物处理组,每组各设5个复孔。待细胞贴壁后吸出培养基,各组添加含不同浓度tubacin的培养基200µl,阴性对照组添加相同体积的无血清培养基,置于培养箱继续培养24h后,每孔加入20µl 浓度5g/L 的MTT溶液继续培养4h,吸去上清,每孔加200µlDMSO,结晶溶解后在波长490nm的酶标免疫检测仪上测定各孔光吸收值。按照公式计算细胞存活率:细胞存活率(%)= [(As-Ab)/(Ac-Ab)]×100%,As:实验孔吸光度值;Ac:对照孔吸光度值;Ab:空白孔吸光度值。
1.5 AFM样品制备与成像
收集生长良好的P4代BMSCs,调整密度至2×105/ml接种于35mm的细胞培养皿,待细胞贴壁后各组分别加入含不同浓度tubacin的培养基,24h后弃去培养基,PBS洗两次后用1%戊二醛固定细胞10min,随后PBS洗三次,最后三蒸水洗涤两次,室温自然晾干。
原子力显微镜在空气中采用接触模式对样品进行观察,ScanAsyst成像,Scanasyst-Air型探针,设置256个采样点,扫描速率为0.7Hz。AFM图像全部经过自带软件(Nanoscope Analysis)平滑处理,以消除扫描方向上的低频背景噪音。AFM力谱用于分析力曲线计算杨氏模量,所有力曲线都在同一加载速率测得。
1.6 统计学处理
2 实验结果
2.1 BMSCs的原代培养及形态学观察
骨髓细胞接种于培养瓶后,细胞呈圆形,大小不一,胞体透亮悬浮于培养液中,首次换液后观察到部分细胞开始贴壁,呈圆形、梭形或多角形,以后贴壁细胞逐渐增多,6d左右细胞融合80%-90%,见图1B。消化传代12h后大部分细胞贴壁,镜下观察BMSCs多呈长梭形或星形,胞浆丰富,核大而清晰,折光性好。细胞生长旺盛,每5天可传代1次,经过一二次传代后,细胞呈放射状或漩涡状同向排列,形态趋于一致,见图1C、D。
2.2 MTT实验结果
与对照组相比,tubacin处理24h后细胞存活率显著提高,以0.5µM实验组作用最为明显,存活率高达180%,当tubacin浓度提高到1µM以上时,细胞存活率下降,结果具有统计学意义(P<0.05),见图2。MTT结果表明,低浓度tubacin具有促BMSC增殖作用,因此,本实验选择0.25µM和0.5µM的tubacin作下一步细胞预处理。
2.3 BMSC的AFM观察
原子力显微镜不仅有纳米级的高分辨率,而且能在高分辨率基础上观察样品的三维结构。应用AFM获得低浓度tubacin 预处理细胞的二维和三维图像,见图3。根据隆起的边缘可清楚辨别细胞位置和胞浆界限,BMSC以梭形为主,胞核大而清晰,丝状伪足形成毗邻细胞之间的网状连接。图4显示control组细胞长径为43.7µm,高度在20-100nm之间,0.25µMtubacin处理组细胞长径为70.4µm,高度在50-200nm之间,0.5µM tubacin处理组细胞长径为81.4µm,高度在80-200nm之间。结果显示, 随着tubacin浓度的增加,细胞变得更狭长,拥有更长而丰富的伪足。
图5A-F为BMSC膜表面5µm×5µm的超微结构图,可明显看到control组细胞膜表面粗糙不平整,有明显孔洞和凹陷,表面颗粒分布不均,堆积松散,高度多集中在50-200nm,见图5G。随着tubacin浓度的增加,细胞表面更为光滑,颗粒分布均匀,大小在10-600nm,见图5H、I,表面颗粒连接紧密,或成团聚集,图5B,或呈条索状排列,图5C。各实验组分别随机选取10个1µm×1µm的膜表面超微结构区域,用NanoScope Analysis软件进行测量,得到各组细胞膜表面粗糙度,结果显示tubacin处理组的细胞膜表面均方根粗糙度(Rq)及平均粗糙度(Ra)较control组明显降低,见表1、图6。
AFM可测量力-距离曲线用于分析各实验组细胞膜的机械性能,本实验测量的区域为1µm×1µm,每个区域测量256条力曲线,每个细胞测量5个不同区域,各组分别测量10个细胞并进行统计。杨氏模量反映细胞膜表面的刚性,杨氏模量越大,细胞越不易发生形变。图6为各组细胞杨氏模量对比,随着tubacin浓度的增加,杨氏模量逐渐增大,说明与control组相比,tubacin处理后细胞骨架排列更为紧密,抗形变能力增强,可承受更多的机械应力。
表1 各组BMSC膜表面均方根粗糙度(Rq)及平均粗糙度(Ra)统计
组别 | Rq(nm) | Ra(nm) |
control | 16.28 ± 4.10 | 13.12 ± 3.31 |
0.25µM | 14.80 ± 3.83 | 10.89 ± 2.80 |
0.5µM | 8.34 ± 2.20<sup>a</sup> | 6.94 ± 1.89<sup>a</sup> |
a表示与对照组相比, P<0.05。
3 讨论
近年来,大量研究证实HDAC在细胞增殖分化中发挥重要作用,HDAC6是HDACs家族中最独特的成员,拥有2个锌指结构域,可特异性催化非组蛋白底物, 参与调节众多生理病理进程。在胞内,HDAC6通过与α-tubulin、cortactin、HSP90等底物蛋白相互作用,参与调节细胞运动。
细胞的形貌结构与其生理状态和功能密切相关,细胞膜上分布的糖类、蛋白质和脂质等各类生物大分子,不仅保持着细胞膜的完整性,还负责传递细胞信号,参与调节细胞增殖、分化及细胞间相互作用,膜结构的改变被认为与细胞迁移、黏附密切相关。本研究中,经tubacin处理的BMSC呈长梭形延伸铺展,拥有更丰富的伪足,这既有利于细胞间的信息传递,又能增加细胞与基底接触面积,从而增强细胞的运动能力。膜表面粗糙度也是细胞超微结构的重要参数,它被证实与细胞骨架的完整性有关。本研究中,tubacin处理后的细胞膜表面颗粒高度增加,粗糙度下降,这可能是细胞膜表面蛋白质等大分子增加和细胞内部骨架重新排列共同作用的结果。
细胞迁移是一个高度复杂的过程,首先细胞运动前端向迁移方向伸出伪足,与基质黏附并向前移动,同时细胞后缘回缩,与基质分离,这几个步骤循环重复,同时细胞内部不断进行骨架重排,结构不断发生变化。细胞硬度可直接反应细胞骨架的构成,硬度高的细胞内部骨架排列更为紧密,在迁移过程中可承受更大外力并保持细胞内部结构的有序性。此外,增加硬度还能为细胞运动时的伸展、回缩提供更强大驱动力,帮助维持运动方向,增强细胞迁移能力。AFM力学检测结果表明tubacin处理组细胞杨氏模量更大,硬度增加,机械性能增强,有助于提升细胞迁移效率。
本实验结果提示,低浓度tubacin可促进BMSC增殖,引起细胞形貌及膜表面超微结构改变,增强细胞机械性能,有助于提高细胞移植治疗效率。本课题组将进一步检测低浓度tubacin对BMSC迁移、粘附能力的影响及其潜在作用机制,为干细胞移植疗法提供新思路。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (2)
1.HDAC6抑制剂用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物的应用,其特征在于:HDAC6抑制剂用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物,所述药物含有HDAC6抑制剂,所述药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.25μM~0.4μM。
2.根据权利要求1所述的HDAC6抑制剂用于制备骨髓间充质干细胞移植治疗的药物的应用,其特征在于:所述药物中HDAC6抑制剂的浓度为0.3μM。
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GR01 | Patent grant | ||
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