神经干细胞与RPE细胞的线粒体交换及其对RPE细胞增生和能量代谢的影响

背景 研究表明,干细胞可通过与损害靶细胞进行线粒体交换的方式修复受损细胞.视网膜色素变性疾病是以视网膜色素上皮（RPE）细胞凋亡为病理基础的眼病,干细胞是否能够通过上述机制进行治疗尚不清楚. 目的 研究神经干细胞（NSCs）能否通过线粒体交换机制改善RPE细胞的增生和能量代谢功能.方法 分离Long-Evans大鼠的视网膜进行RPE细胞的培养和传代,取第3代细胞用于实验,采用荧光显微镜检测RPE细胞中RPE65和Bestrophin蛋白的表达.小鼠NSCs C17.2细胞系和带绿色荧光蛋白（GFP）的C17.2细胞（GFP-C17.2细胞）进行培养和传代.分别采用线粒体特异性染色剂Mitotracker-green和Mitotracker-red标记RPE细胞和NSCs线粒体.将RPE细胞与小鼠NSCs进行共培养,用麦胚凝集素（WGA）标记隧道纳米管（TNT）,于激光扫描共焦显微镜下观察共培养的RPE细胞与小鼠NSCs间TNT中线粒体交换方式;采用流式细胞术检测RPE细胞与NSCs共培养前后的细胞周期改变;采用高效液相色谱（HPLC）技术检测共培养前后RPE细胞中ATP、ADP和AMP的质量分数. 结果 培养的第3代RPE细胞生长良好,RPE65和Bestrophin表达阳性细胞均＞85％.NSCs和RPE细胞中线粒体对Mitotracker-red标记的阳性率均＞95％.2种细胞共培养后24 h可见RPE细胞与NSCs间形成的膜性TNT结构,WGA染色呈蓝色荧光.随着时间的推移,NSCs中呈红色荧光的线粒体通过TNT进入呈绿色荧光的RPE细胞中.接受TNT线粒体后,处于G1期的RPE细胞比例较未进行线粒体交换的RPE细胞明显下降,差异有统计学意义（P=0.016）,S期细胞和G2/M期细胞比例分别增加了5％和2％,差异均无统计学意义（P=0.114、0.189）.HPLC检测结果显示,与NSCs共培养后,RPE细胞中ATP、ADP和AMP质量分数分别为（8.77 ±3.68）、（2.76±0.92）和（1.07±0.65） μg/mg,较共培养前的（11.29±2.29）、（3.12±0.95）和（1.59±1.22） μg/mg均有所下降,但差异均无统计学意义（P=0.370、0.668、0.553）.结论 NSCs通过建立的TNT能将线粒体单向传递给共培养的RPE细胞,线粒体交换可能是NSCs改善RPE细胞增生和代谢能力的机制之一.