DMD模型鼠mdx小鼠线粒体损伤的研究进展

Duchenne肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是一种由编码抗肌萎缩蛋白的Dystrophin基因突变导致的致死性、进行性、X连锁隐性遗传肌肉疾病。目前,DMD尚无治愈手段,临床研究进展缓慢,动物模型的建立对DMD的实验研究作用越来越重要。结合研究发现,mdx小鼠具有DMD患者相同的发病机制,广泛应用于DMD病理机制和新药开发的研究中。线粒体损伤是DMD重要的病理机制之一,对线粒体的保护是DMD的潜在治疗靶点,因此探讨mdx小鼠与线粒体损伤的关系具有重要意义。本文就近年来DMD模型鼠mdx小鼠线粒体损伤的研究进展进行综述,为相关实验提供参考。

骨髓干细胞移植后mdx鼠抗肌萎缩蛋白的表达

目的 研究骨髓干细胞移植治疗Duehenne型肌营养不良鼠（mdx鼠）后抗肌萎缩蛋白表达的动态变化。方法 取6-8周龄C57 BL／6鼠骨髓干细胞，以2×10^7个／只干细胞尾静脉移植到经7Gy γ射线预处理后的7-9周龄mdx鼠体内，分别于移植后5、8、12、16周应用免疫荧光、逆转录聚-合酶链反应、Western blot检测腓肠肌抗肌萎缩蛋白的表达情况。结果 经γ射线放疗预处理的mdx鼠，在尾静脉移植骨髓干细胞5周后可见抗肌萎缩蛋白少量表达，随移植时间延长表达逐渐增多，16周时肌纤维抗肌萎缩蛋白的表达为12％，并可见肌细胞核中移现象较同龄mdx鼠对照组减少，边居增多。结论 同种异体骨髓干细胞移植治疗mdx鼠后，骨髓干细胞通过血液循环趋向病变肌组织，并分化为肌细胞表达抗肌萎缩蛋白。随移植时间延长表达增多，提示骨髓干细胞移植可长久持续参与受损骨骼肌的修复与再生。

骨髓间充质干细胞在mdx鼠体内分化为骨骼肌细胞及其dystrophin/utrophin蛋白的表达

目的研究骨髓间充质干细胞(MSCs)移植入放疗的mdx鼠后dystrophin/utrophin的表达变化。方法将BrdU标记的大鼠P5代MSCs移植入放疗处理的mdx鼠,分别于移植后4、8、12和16周断头处死取其腓肠肌,冰冻切片应用免疫荧光、RT-PCR及Western blotting检测BrdU/dystrophin及utrophin的表达变化。另分别取5只正常C57BL/6鼠和mdx鼠作阳性和阴性对照。结果经γ射线放疗预处理的mdx鼠,在尾静脉移植MSCs后4周时肌纤维抗肌萎缩蛋白的表达少于1%,随移植时间延长增加,16周时为15%,dystrophin/BrdU激光共聚焦免疫荧光显示肌细胞核中移现象较同龄mdx鼠对照组减少,边居增多。RT-PCR及Western blotting检测到dystrophin表达也随移植时间延长增多。移植后mdx鼠肌细胞膜utrophin表达较对照组mdx鼠减少,RT-PCR结果显示mRNA在移植前后没有明显改变。结论MSCs移植后mdx鼠的肌细胞膜有dystrophin表达,激光共聚焦技术表明dystrophin阳性肌纤维部分来自于移植的MSCs。utrophin在mdx鼠肌膜上表达上调,MSCs移植后dystrophin表达对utrophin有一定的抑制作用,两者存在互补关系。

骨髓间充质干细胞移植后在mdx鼠体内的分布研究

目的:研究骨髓间质干细胞移植治疗Duchenne型肌营养不良鼠(mdx鼠)后体内各主要器官的分布状况。方法:取第5代SD大鼠骨髓间质干细胞,应用[3H]-TdR标记后以2×107cells/只细胞尾静脉移植到经7Gyγ射线预处理后的7-9周龄mdx鼠体内,分别于移植后24h、48h、4周、8周和16周测定血液、肺、肝、骨髓、骨骼肌及心肌的放射性分布计数。结果:经7Gyγ射线放疗预处理的mdx鼠,在尾静脉移植骨髓干细胞后,24h肺的放射性分布计数最高,为36.70±3.04;48h肝的放射性分布计数最高,为36.74±3.28;骨髓分布计数随移植时间延长增多,2周时达到高峰,计数为38.43±4.99,以后逐渐下降,但4月时仍明显高于其它组织器官,计数为13.45±1.37;骨骼肌、心肌的放射性分布计数随移植时间延长明显增高,16周时分别达到4.79±0.94和9.55±1.53。结论:在MSCs移植后早期,MSCs主要分布于肺、肝等血流丰富的器官,随移植时间延长逐渐归巢到骨髓定居,2周时达到高峰,此后逐渐向损伤器官如骨骼肌、心肌等定向迁移,并且随时间延长分布增加,从而为MSCs定居于肌组织并且分化为肌细胞提供了证据。

成肌细胞移植治疗DMD模型-mdx鼠骨骼肌Dystrophin表达的实验研究

目的探讨成肌细胞移植(MTT)治疗Duchenne型肌营养不良症模型-mdx鼠的可能性。方法运用体外分离培养6d处在分裂增殖期的成肌细胞,经过纯化并以FG荧光标记后进行肌肉注射于Duchenne型模型鼠-mdx鼠。移植后1月、2月、3月分别取实验鼠的四肢骨骼肌,运用免疫荧光法检测抗肌萎缩蛋白的表达情况。结果成肌细胞移植后1,2,3月后mdx鼠的抗肌萎缩蛋白阳性肌纤维增加。结论成肌细胞肌肉注射移植能够在一定程度上修复mdx鼠的萎缩肌肉组织。

Utrophin+/-mdx鼠子代的基因型鉴定

[目的]对utrophin基因+/-mdx鼠(简称杂合子鼠)的子代进行基因鉴定。[方法]从杂合子鼠子代鼠尾提取DNA,对其正常和异常的utrophin基因片段扩增,电泳后观察结果。[结果]27只杂合子鼠子代鼠中,鉴定出7只mdx、14只杂合子、6只dystrophin/utrophin基因双敲除鼠,依次约占总数的1/4、1/2和1/4。[结论]本实验方法能够精确鉴定出mdx、杂合子和dko鼠,为DMD进一步的实验研究提供了有效的手段。

骨髓干细胞移植后mdx鼠腓肠肌病理及Dystrophin的表达变化

【目的】研究骨髓干细胞移植后mdx鼠腓肠肌组织病理变化及dystrophin的动态表达变化。【方法】7～9周mdx鼠20只平均分为4组,放疗后移植1.2×107个/只同种异基因全骨髓干细胞,于移植后4周、8周、12周及16周应用HE染色观察细胞形态及核中心移位(CNF),免疫组化及Westernblot方法检测dystrophin表达变化,C57鼠和未治疗mdx鼠各5只作阳性和阴性对照。【结果】C57鼠腓肠肌横切面可见肌细胞大小形态基本一致,无核中移现象。各细胞移植治疗组和对照组mdx鼠均有大量的炎细胞浸润,核中心移位明显。未治疗mdx鼠CNF最高,可达70%左右,移植后4周、12周和16周,CNF比例分别为55%、50%和44%。免疫荧光结果C57鼠肌膜呈完整的网状绿色荧光,mdx鼠肌膜基本未见绿色荧光;移植后4周肌膜dystrophin阳性纤维数大约占细胞总数的1%,随时间延长表达渐渐增多,8周、12周和16周时阳性细胞数分别占细胞总数的5%、10%和15%。Westernblot结果mdx鼠无dystrophin的表达,野生型C57鼠表达量最多,移植后4周mdx鼠仅见微弱表达,随时间延长表达量渐增,移植后16周表达量较移植8周明显增加。【结论】骨髓干细胞移植后mdx鼠腓肠肌CNF随移植时间延长逐渐减少,dystrophin的表达随时间延长增多,提示骨髓干细胞移植后长久持续参与受损骨骼肌的修复与再生。

Micro-dsytrophin基因修饰的骨髓间充质干细胞移植后mdx鼠膈肌病理改变

目的探讨自体骨髓间充质干细胞(mMSCs)携带外源micro-dystrophin基因移植治疗mdx鼠对膈肌的影响。方法采用脂质体介导micro-dystrophin基因转染mdx小鼠mMSCs(microdys-mMSCs),通过尾静脉注射移植治疗mdx鼠,对照组移植等量的PBS液。在移植后4周、8周、12周和16周测定受体鼠血清肌酸激酶(CK)值、对膈肌进行HE染色、计数核中心移位纤维(CNF)比率,并用免疫荧光及RT-PCR法检测micro-dystrophin的表达。结果移植后血清CK值持续下降,各时间点膈肌病理改变较对照组有所改善,CNF比率下降,差异有统计学意义。免疫荧光可以检测到部分肌细胞膜能表达micro-dystrophin蛋白,并随移植时间延长micro-dystrophin阳性肌纤维比率增加,RT-PCR检测micro-dystrophin的mRNA有相同的趋势。结论 microdys-mMSCs移植治疗mdx鼠可以在受体鼠膈肌检测到micro-dystrophin的表达,减轻肌肉损伤并且改善mdx鼠膈肌的病理改变。

Mdx小鼠骨骼肌纤维化及Spp1基因表达

目的通过观察Duchenne型肌营养不良的模型鼠mdx小鼠骨骼肌中纤维化情况,研究Spp1基因在mdx小鼠及其对照鼠中不同时期的表达,探讨在mdx小鼠中Spp1与肌纤维化的关系。方法选取雄性C57BL/10Sc Sn-Dmdmdx/JNju鼠为实验组,雄性C57BL/6Sc Sn小鼠为对照组,根据年龄分为2w组、4w组、8w组、12w组。每组选取6只,3只用于冰冻切片的苏木精-伊红染色及马松(masson)染色,3只用于基因芯片及q RT-PCR。结果 2w及4w时mdx小鼠无明显结缔组织增生,8w时,mdx小鼠可见轻度结缔组织增生;12w时,mdx小鼠结缔组织增生程度较8w稍加重,仍为小片状区域的纤维化,对照组小鼠不同时期均未见纤维化;mdx小鼠2w与12w股四头肌基因芯片表达谱对比,其中Spp1基因在mdx小鼠2w与12w相比fold-change值为-15.1354,变化明显;Spp1在mdx小鼠股四头肌不同时期表达量比较:8w组较4w组明显升高,12w组较8w组表达量下降,但仍高于4w组,8w组与12w组Spp1表达量较同期对照组明显升高,差异具有统计学意义。结论 mdx小鼠早期(2w^4w)肌纤维化表现不明显,8w时骨骼肌内可见少量结缔组织增生,随后缓慢进展。2 Spp1基因在mdx小鼠成熟期(8w^12w)表达量明显增加,推测其在mdx小鼠肌纤维化中发挥一定作用。

成肌细胞治疗DMD模型-mdx鼠体内骨骼肌细胞dystrophin/utrophin蛋白的表达

目的研究成肌细胞移植入放疗的mdx鼠后dystrophin/utrophin的表达变化。方法培养大鼠L6骨骼肌成肌细胞株(L6SkM),进行肌内注射于Duchenne型模型鼠-mdx鼠。移植后1个月、2个月、3个月分别取实验鼠的四肢骨骼肌,运用免疫荧光法、Western blot检测dystrophin及utrophin的表达情况。另分别取5只正常C57BL/6鼠和mdx鼠作阳性和阴性对照。结果成肌细胞移植后1、2和3个月后mdx鼠的dystrophin表达随移植时间延长增多,而utrophin的表达随移植时间延长下降。结论成肌细胞移植后dystrophin表达对utrophin有一定的抑制作用,两者存在互补关系。

Mdx小鼠骨骼肌中炎症反应和mpeg1的表达

目的探讨mdx小鼠不同时期骨骼肌的炎性病理改变,观察mpeg1在mdx小鼠及对照鼠中的表达。方法选取雄性C57BL/10ScSn-Dmdmdx/JNju鼠为实验组,对照组为雄性C57BL/6Sc Sn小鼠,根据年龄分为2 w、4 w、8 w、12 w 4个亚组。通过HE染色、MGT染色、ACP染色观察骨骼肌光镜下的形态学改变,总结mdx小鼠骨骼肌炎性病理变化。通过RNA提取,基因芯片的检测及mpegl的qRT-PCR检测,观察mpeg1的表达情况。结果常规组织染色中,2 w的mdx小鼠肌肉偶见高度浓染的肌纤维,未见肌细胞坏死,炎症细胞浸润,4 w可见巨噬细胞吞噬现象散在分布,8 w时炎细胞浸润灶融合成片,12 w时炎性病灶面积减小;利用基因芯片技术筛选出mdx小鼠中有关炎症反应的基因30余个,结果显示与2 w相比,炎症反应相关基因表达量均增加,在8 w时达到峰值,12 w有所下降,但较2 w时仍有升高;qRT-PCR结果显示从4 w开始,mdx小鼠中mpeg1的含量逐渐增加,8 w时含量最高。结论 (1)炎症反应参与mdx小鼠疾病的发生发展:从2 w开始出现,8 w达到高峰,12 w趋于平稳;(2)Mpeg1在mdx小鼠炎症反应中发挥了一定的作用。

参芪扶正注射液上调Wnt信号通路改善MDX鼠的病理及运动功能

目的:证明参芪扶正注射液可以通过上调Wnt/beta-catenin 信号通改善MDX 鼠的病理及运动功能。方法:体外通过参芪扶正注射液干预C2C12 细胞的成肌分化,体内通过参芪扶正注射液腹腔注射改善MDX 鼠的运动功能及病理。结果:①体外参芪扶正注射液可促进beta-catenin 在C2C12 细胞细胞浆到细胞核的转位,可促进C2C12 细胞肌管蛋白的表达。②参芪扶正注射液腹腔注射MDX 鼠后,小鼠HE 染色病理及运动功能均得到改善。结论:参芪扶正注射液可通过上调Wnt/beta-catenin 信号通路,改善MDX 鼠的病理和运动功能。

mTOR调控自噬在Duchenne肌营养不良症肌纤维损害中的研究

目的探索哺乳动物雷帕霉素靶点(mTOR)相关自噬调节通路在mdx小鼠骨骼肌纤维中有关线粒体形态学异常以及肌肉萎缩和坏死过程中所处的地位和作用.方法选取8 w龄雄性mdx小鼠为实验组,同龄C57小鼠为对照组,每组各3只,取股四头肌组织,通过病理染色观察肌肉组织病理学改变,应用电镜技术观察线粒体的形态变化,应用免疫荧光染色技术观察自噬泡标志物微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)和线粒体标志物电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)的共定位情况,利用Western blot技术分析mTOR相关自噬调控通路蛋白的表达,应用Real-Time PCR技术分析自噬相关基因的表达水平.结果与对照组相比,8w龄mdx小鼠股四头肌组织萎缩,肌纤维内可见核内移、肌再生及炎性细胞浸润;电镜下可见线粒体体积变小,数量增多,并出现线粒体肿胀、嵴消失现象.免疫荧光可见线粒体标记物VDAC和自噬泡标记物LC3的团块状聚集,两者的共定位增加.自噬相关基因蛋白及基因表达上升、线粒体自噬相关基因明显上升,mTOR通路下游相关基因蛋白表达水平下降.结论8w龄mdx小鼠股四头肌组织内肌纤维存在变性和坏死,线粒体形态学异常.mTOR的活性降低,自噬相关蛋白表达水平升高,该阶段自噬通路处于激活状态.

异体骨髓干细胞移植后假肥大型肌营养不良症模型鼠膈肌dystrophin表达及病理改变

目的探讨骨髓干细胞移植对假肥大型肌营养不良症(DMD)模型鼠-mdx鼠膈肌的治疗效果。方法取雄性SD大鼠骨髓干细胞经尾静脉植入放疗处理后的8周龄雌性mdx鼠(n=18)。于移植后4、8、12周各取6只mdx鼠的膈肌行 HE染色、抗肌萎缩蛋白(dystrophin)免疫荧光检测以及dystrophin mRNA的RT-PCR分析,同时用正常C57鼠及放疗而未移植的mdx鼠作为对照,另进行PCR反应检测实验鼠膈肌内Sry(Y染色体的性别决定区)基因。结果移植后mdx 鼠膈肌间质内炎性细胞浸润较放疗而未移植mdx鼠有所减少;移植后核中心移位纤维比例[移植后4、8、12周分别为 (15．58±0．91)％、(12．50±1．87)％、(10．17％±1．17)％]较未移植mdx鼠(19．5±1．87)％显著减少。移植后dystrophin免疫荧光阳性细胞比例[移植后4、8、12周分别为(1．00±0．32)％、(6．00±1．05)％、(11．92±1．11％)]较未移植mdx鼠(O．17±0．41)％显著增加。RT-PCR结果显示C57鼠膈肌的dystrophin mRNA相对含量(0．63±0．04)最高;而未移植mdx鼠的膈肌中未检测到dystrophin mRNA;移植后的mdx鼠膈肌中mRNA的表达水平(移植后4、8、12周分别为0．19±0．05、0．26±0.06、0．36± 0．04)随时间推移逐渐增高;移植后各时间点mdx鼠膈肌Sry基因均为阳性。结论骨髓干细胞系统移植mdx鼠可以恢复部分膈肌的dystrophin表达,改善膈肌的病理,骨髓干细胞移植有希望成为全身治疗DMD的有效方法。

补肾方辅助骨髓干细胞移植治疗DMD的实验研究

目的:观察补肾方辅助骨髓干细胞移植治疗mdx小鼠的效果。方法:体外培养正常C57BL/6小鼠骨髓细胞对放疗后mdx小鼠尾静脉移植,用补肾方水提液灌胃实验鼠,观察实验小鼠存活率和移植物抗宿主病(GVHD)症状;移植后4个月/8个月取小鼠骨骼肌以HE染色观察病理状况,以免疫荧光方法检测细胞骨架蛋白(DYS蛋白)表达。结果:补肾方能不同程度降低mdx鼠核中心移位比例和提高DYS蛋白表达量;同时能明显减轻GVHD症状。结论:补肾方能提高骨髓干细胞移植治疗mdx小鼠的效果。

免疫组化联合放射自显影术观察骨髓间充质干细胞在肌营养不良鼠表达抗肌萎缩蛋白

目的:用免疫组化联合放射自显影术观察移植骨髓间充质干细胞表达dystrophin蛋白情况。方法:用3H-TdR标记的骨髓间充质干细胞经静脉移植肌营养不良鼠(mdx),在1、2、3、4月取小鼠腓肠肌肉,先进行免疫组化染色,再将标本立即进行放射自显影,3月后再将组织HE染色,显微镜下观察干细胞是否表达了dystrophin蛋白。同时用激光共聚焦显微镜(LSCM)观察BrdU标记的间充质干细胞移植mdx鼠后的dystrophin蛋白表达为比较标准。结果:两法均观察到移植的干细胞表达了dystrophin蛋白,且观察到的阳性细胞数比较无统计学意义;干细胞表达dystrophin蛋白随着时间有逐渐增高趋势。结论:免疫组化联合放射自显影技术可以用于对干细胞移植后蛋白表达的示踪观察,干细胞移植对肌营养不良具有治疗前景。

骨髓移植治疗DMD模型鼠后骨髓重建和目的蛋白的表达

目的:观察在骨髓移植(bonemarrowtransplantation,BMT)治疗Duchenne型肌营养不良症(DMD)模 型鼠mdx鼠后,骨髓重建过程及目的蛋白的表达情况。方法:对致死剂量放疗的20只mdx鼠进行BMT,于放 疗后2、4、7、14、21、30d断尾取血,观察血液性状,用红细胞计数板计数红、白细胞数量,瑞 姬染色观察血涂片 中血细胞变化情况,于移植后2个月用荧光免疫组化染色观察受体骨骼肌dystrophin的表达情况。结果:白细 胞对放疗的反应最敏感、下降最快,红、白细胞在放疗1周内下降到最低点、血容量减少。1周后白细胞和血容 量逐渐增多,1个月左右恢复正常。在移植后2个月部分mdx鼠肌膜上有dystrophin的表达。结论:对外周血 象的观察,可间接、敏感地反映放疗效果及骨髓造血情况,从而推断BMT成功与否。BMT可使骨髓重建后病损 骨骼肌上表达目的蛋白,利于骨骼肌修复。

DMD免疫缺陷型小鼠模型的建立及其基因型鉴定

目的建立假肥大型肌营养不良症(DMD)免疫缺陷型小鼠(scid/mdx双基因缺陷型,scid-/-/mdx-/-),以及其抗肌萎缩蛋白基因(dystrophin)和scid基因的PCR鉴定方法。方法利用经典遗传学的杂交-互交方法,将非糖尿病-严重联合免疫缺陷(NOD-scid)雄鼠(scid-/-)和mdx雌鼠(mdx-/-)进行交配,提取杂合子F2代小鼠的基因组DNA,对dystrophin以及scid基因进行片段扩增,电泳后观察结果。结果46只杂合子F2代小鼠中共鉴定出13只dystrophin和scid双基因缺陷型的纯合小鼠,将人骨髓间充质细胞移植入小鼠,能整合分化成骨骼肌细胞。结论实验成功的得到了DMD免疫缺陷型小鼠,并提供了一种简单快速准确的PCR鉴定方法,为DMD的实验研究中的异种间移植提供了有效的动物模型。

肌营养不良小鼠关键基因和通路的生物信息学分析

目的对杜兴型肌营养不良症动物模型mdx鼠的关键基因和通路进行分析,探索mdx鼠的发病机制,为DMD的潜在治疗靶点研究奠定基础。方法从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中筛选纳入GSE7187、GSE64418和GSE52766数据集,分别筛选出3个数据集中的mdx鼠的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),对3个数据集中重合的DEGs进行基因本体论分析、富集信号通路分析和蛋白质网络互作分析并筛选出10个网络重要节点作为关键基因。结果3个数据集共同的DEGs有68个,其中61个基因表达上调,7个基因表达下调。GO分析发现DEGs主要与免疫系统过程有关,KEGG分析发现DEGs参与了与炎症反应和免疫反应相关的通路。Tyrobq、Emr1、C1qb、Ly86、C1qc、C1qa、Lyz2、Ms4a6d、Fcer1g和Fcgr3是mdx鼠的关键基因。结论mdx鼠发病与免疫反应和炎症反应有关,本研究筛选出的关键基因提示了DMD新的治疗靶点。

DMD模型小鼠基因突变及肌肉亚型表达特点研究

目的研究C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J模型小鼠子代基因突变情况及肌肉亚型的表达差异。方法选取2、3和4周龄C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J模型小鼠及C57BL/6J小鼠各3只,分别采集膈肌、背阔肌和腓肠肌的肌肉组织,利用RT-PCR方法扩增分析Dmd基因的结构特点;采用Westernbolt方法分析β-dystroglycan的表达差异。结果模型小鼠基因编码抗肌萎缩蛋白基因(Dmd)的第3202位点出现C→T的自发突变,模型小鼠β-dystroglycan的表达比正常鼠有显著性升高。结论C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J模型小鼠的肌纤维在发育中出现断裂或是缺失,β-dystroglycan表达大幅度上调。