Role of nitric oxide in the maintenance of pluripotency and regulation of the hypoxia response in stem cells

Stem cell pluripotency and differentiation are global processes regulated by several pathways that have been studied intensively over recent years. Nitric oxide(NO) is an important molecule that affects gene expression at the level of transcription and translation and regulates cell survival and proliferation in diverse cell types. In embryonic stem cells NO has a dual role, controlling differentiation and survival, but the molecular mechanisms by which it modulates these functions are not completely defined. NO is a physiological regulator of cell respiration through the inhibition of cytochrome c oxidase. Many researchers have been examining the role that NO plays in other aspects of metabolism such as the cellular bioenergetics state, the hypoxia response and the relationship of these areas to stem cell stemness.

低氧浓度改变对神经干细胞增殖分化及HIF-1α表达的影响

目的:探讨不同的低氧浓度下离体培养胎鼠脑皮质神经干细胞(NSCs)的增殖分化及HIF-1α的表达情况,以此分析HIF-1α对神经干细胞的增殖分化作用。方法:体外低氧条件下(3%O2和10%O2)培养扩增胚鼠皮质来源的神经干细胞,实验组分为3%O2低氧1、3、5d组;10%O2低氧1、3、5d组,常氧为对照组。免疫细胞化学染色法鉴定神经干细胞及其子代细胞。RT-PCR检测实验组细胞HIF-1αmRNA的表达。结果:各低氧组NSCs内HIF-1αmRNA的表达量均明显高于对照组,且10%O2组与3%O2组相比,低氧5dHIF-1αmRNA的表达量显著增加;实验组NSE阳性神经元的比率均明显高于对照组,10%O2组与3%O2组相比,低氧5d10%O2组中NSE阳性神经元的比率明显增高。结论:低氧可促进NSCs增殖分化及HIF-1αmRNA的表达,且HIF-1αmRNA的表达量与低氧浓度及时间有关。

兔下颌骨牵张成骨组织中c-fos和OPG及OPGL的表达

目的:探讨在机械张力作用下骨细胞将生物力学信号转变为生物学效应的作用机理。方法:建立兔下颌骨牵张成骨模型,用免疫组化方法检测牵张中期(牵张第4天)、牵张末期(牵张第8天)与固定期2周、4周、6周的牵张区新生骨组织中c-fos、骨保护素(OPG)、破骨细胞分化因子(OPGL)的分布和表达。结果:在牵张中期和末期c-fos的表达为强阳性,明显强于固定期2周、4周、6周的组织。牵张中、末期和固定期2周组织OPG的表达为强阳性,在固定期4周、6周组织中逐渐减弱。OPGL仅在固定期6周组织中有较弱表达,其余各时间点均无明显阳性表达。结论:在下颌骨牵张新骨形成改建过程中,c-fos与机械力刺激关系密切,OPG能促进新骨形成,而OPGL则与骨改建有关。

姜黄素对人胚胎干细胞向视网膜色素上皮样细胞定向诱导效率的促进作用

背景 来源于多能干细胞的视网膜色素上皮（RPE）细胞移植治疗年龄相关性黄斑变性（AMD）和视网膜色素变性（RP）是近年研究热点,但RPE体外分化诱导效率低下、成本高等一直是难以克服的障碍.研究表明,姜黄素（curcumin）可促进人胚胎干细胞（ESCs）的定向诱导分化,但其对人ESCs向RPE样细胞的定向分化的作用机制尚不清楚. 目的 研究体外培养的人ESCs向视网膜色素上皮（RPE）样细胞的诱导分化过程,探讨curcumin对人ESCs向RPE细胞定向诱导效率的影响及其机制. 方法 将人ESCs株进行体外培养,将处于对数生长期的ESCs传代至基质膜（Matrigel）包被的6孔板中,以mTeSRTM1培养基培养至过渡融合状态后更换为含质量分数87％ KnockOutTM DMEM、质量分数10％血清替代物（SR）、质量分数1％非必需氨基酸和质量分数1％谷氨酰胺及青链霉素双抗的分化诱导体系,同时加入终浓度为1 μmol/L的curcumin处理24 h,对照组培养基中未加入curcumin.分别于诱导培养3周及5周时提取细胞RNA及蛋白,采用荧光定量逆转录PCR（RT-PCR）法检测诱导RPE（iRPE）细胞中干细胞标志物、RPE相关标志物及Wnt/β-catenin信号通路相关因子mRNA的相对表达水平;采用Western blot法及免疫荧光染色检测人ESCs、iRPE细胞及人RPE细胞中相关标志物蛋白的表达水平;通过细胞吞噬实验检测iRPE细胞的吞噬功能. 结果 Curcumin组诱导后3周时即可见iRPE细胞色素化,随着时间延长色素化程度更高,而对照组细胞在诱导后5周时开始出现细胞色素化.RT-PCR结果显示,curcumin诱导后3周及5周,curcumin组iRPE细胞中ESCs标志物NANOG mRNA的相对表达水平明显低于对照组,差异均有统计学意义（t=13.086,P=0.022;t=34.186,P=0.004）,而RPE标志物Pax6、RX、CRALBP及RPE65 mRNA的相对表达量明显高于对照组,差异均有统计学意义（均P＜0.01）.Western blot检测显示,CRALBP、RPE65和MITF蛋白在iRPE细胞中表达,表达强度与人RPE细胞相近,而人ESCs不表达上述蛋白.免疫荧光染色显示,iRPE细胞中Pax6、MITF和ZO-1蛋白表达阳性,分别定位于细胞质和细胞膜,可见curcumin组得到的细胞为iRPE细胞,纯化效率达到100％,体外细胞吞噬实验显示,iRPE细胞的细胞质内呈现的聚苯乙烯荧光微球接近阳性对照组,而阴性对照组iRPE细胞中未见到聚苯乙烯荧光微球.诱导培养后第3周和第5周时,curcumin组细胞中Wnt信号通路下游靶因子Lef1、MYC和TCF7,Wnt受体FZD3及Wnt配体Wnt2B和Wnt7B的mRNA相对表达水平明显高于对照组,差异均有统计学意义（均P＜0.01）. 结论 Curcumin能提高人ESCs向RPE样细胞的定向诱导效率,其主要机制可能是通过促进Wnt/β-catenin信号通路的活性,从而促进iRPE细胞的分化和成熟。

生理性低氧条件下脐带和经血来源间充质干细胞的生物学特性

背景:间充质干细胞具有治疗糖尿病、移植物抗宿主病、卵巢早衰等多种疾病的潜能,但是传统培养方法存在着细胞增长缓慢、容易衰老等问题。生理性低氧有望改善间充质干细胞的生物学性能,因而有可能作为优化的培养方法。目的:探究生理性低氧对脐带间充质干细胞和经血源性间充质干细胞生物学特性的影响。方法:将脐带间充质干细胞和经血源性间充质干细胞分别在21%、5%氧体积分数条件下培养,测定细胞的表面标志物、贴壁效率、增殖能力、细胞凋亡、细胞衰老、葡萄糖乳酸代谢和细胞分化等指标。结果与结论:①低氧可以促进两种来源间充质干细胞的增殖,低氧条件下两种来源间充质干细胞的群体倍增时间均减小(脐带:P<0.001;经血:P<0.05);②低氧条件下,两种细胞乳酸代谢增强(脐带:P<0.05;经血:P<0.01),脐带间充质干细胞葡萄糖代谢增多(P<0.001);③低氧抑制高代数经血源性间充质干细胞的衰老;④低氧提高两种来源间充质干细胞的贴壁效率(P<0.01);⑤低氧对两种来源间充质干细胞的干性没有影响;⑥结果提示,生理性低氧可以改善脐带和经血来源间充质干细胞的增殖能力和贴壁效率,可以对衰老细胞起到抗衰老作用,同时对表面标志物无显著性影响。此外,低氧对不同来源间充质干细胞在分化上的影响存在着差异。

长链非编码RNA对股骨头缺血性坏死发病的机制参与和调控

背景:股骨头缺血坏死的发病率较高,好发于中青年,大部分患者在就诊时骨坏死已进展至中晚期,关节置换可能是疗效最好的治疗方式。但人工假体有一定的使用寿命,如果年轻患者接受了关节置换,则后期可能需要经历一次或多次翻修。早期诊断、采用简单的方法阻断骨坏死进展、避免股骨头塌陷是股骨头缺血性坏死诊疗的目标。所以,探索其发病机制,寻找新的有效的非手术治疗方法将具有很重要的现实意义。目的:探索长链非编码RNA调控股骨头缺血性坏死作用和发病机制的,为股骨头缺血性坏死的治疗提供新的思路和方法。方法:计算机检索Pub Med数据库2011至2021年相关文献,应用摘要检索进行检索,并进行系统的归纳、总结和分析,对长链非编码RNA调控股骨头缺血性坏死的作用及发病机制的研究新进展进行系统的总结和阐述。结果与结论:最终纳入文献47篇。(1)股骨头缺血性坏死的发病机制目前有许多理论,这些理论都与长链非编码RNA有或多或少的联系;目前股骨头缺血性坏死的发病机制主流的观念与骨髓间充质干细胞、骨微血管内皮细胞凋亡、异常分化,以及脂肪代谢紊乱血液供应不足、基因多态性相关;(2)长链非编码RNA在股骨头缺血性坏死发病机制中的作用,目前还有很多问题亟待解决,如与股骨头缺血性坏死发病相关的长链非编码RNA目前尚不十分清楚,股骨头缺血性坏死的骨微血管内皮细胞中的长链非编码RNA对凋亡的作用机制和股骨头缺血性坏死中的基因多态性如何调控长链非编码RNA等问题;(3)因此,对长链非编码RNA在股骨头缺血性坏死发病机制中作用的研究有助于为股骨头坏死的临床治疗提供新思路和新方法。

Landscape of genomic imprinting and its functions in the mouse mammary gland

Genomic imprinting is an epigenetic modification of DNA,whereby gene expression is restricted to either maternally or paternally inherited alleles.Imprinted genes(IGs)in the placenta and embryo are essential for growth regulation and nutrient supply.However,despite being an important nutrition delivery organ,studies on mammary gland genomic imprinting remain limited.In this study,we found that both the number of IGs and their expression levels decreased during development of the mouse mammary gland.IG expression was lineage-specific and related to mammary gland development and lactation.Meta-analysis of single-cell RNA sequencing data revealed that mammary gland IGs were co-expressed in a network that regulated cell sternness and differentiation,which was confirmed by our functional studies.Accordingly,our data indicated that IGs were essential for the self-renewal of mammary gland stem cells and IG decline was correlated with mammary gland maturity.Taken together,our findings revealed the importance of IGs in a poorly studied nutrition-related organ,i.e.the mammary gland,thus providing a reference for further studies on genomic imprinting.