脑源性神经营养因子修饰人羊膜间充质干细胞移植改善阿尔茨海默病大鼠认知功能

doi:10.12307/2022.331

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (13): 2045-2049.doi: 10.12307/2022.331

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脑源性神经营养因子修饰人羊膜间充质干细胞移植改善阿尔茨海默病大鼠认知功能

王玉香，崔传举，李彦玲，李艾帆

郑州市第一人民医院，河南省郑州市 450000

收稿日期:2020-05-09 修回日期:2020-05-14 接受日期:2020-07-06 出版日期:2022-05-08 发布日期:2021-12-20
通讯作者: 李艾帆，博士，主任医师，郑州市第一人民医院，河南省郑州市 450000
作者简介:王玉香，女，1979年生，河南省睢县人，汉族，2014年桂林医学院毕业，硕士，主治医师，主要从事阿尔茨海默病和脑血管疾病方面的研究。
基金资助:
河南省医学科技攻关计划联合共建项目(LHGJ20190983)，项目负责人：李艾帆

Effect of brain-derived neurotrophic factor modified human amniotic mesenchymal stem cell transplantation on cognitive function in Alzheimer’s disease rats

Wang Yuxiang, Cui Chuanju, Li Yanling, Li Aifan

Zhengzhou First People’s Hospital, Zhengzhou 450000, Henan Province, China

Received:2020-05-09 Revised:2020-05-14 Accepted:2020-07-06 Online:2022-05-08 Published:2021-12-20
Contact: Li Aifan, MD, Chief physician, Zhengzhou First People’s Hospital, Zhengzhou 450000, Henan Province, China
About author:Wang Yuxiang, Master, Attending physician, Zhengzhou First People’s Hospital, Zhengzhou 450000, Henan Province, China
Supported by:
the Joint Co-construction Project of Henan Medical Science and Technology Research Plan, No. LHGJ20190983 (to LAF)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
脑源性神经营养因子：BARDE 等于1982年首先在猪脑中发现的一种具有神经营养作用的蛋白质。脑源性神经营养因子广泛分布于中枢神经系统、周围神经系统、骨和软骨组织、内分泌系统等区域，其中在中枢神经系统内的海马体、皮质和基底前脑中含量最高。脑源性神经营养因子水平变化与神经系统疾病、精神疾病和认知发育迟缓有关。
阿尔茨海默病：一种慢性进行性发展的神经系统退行性疾病，以渐进性记忆障碍、认知功能障碍、执行功能障碍、语言障碍及人格行为改变等神经精神症状为特征，病因迄今未明。

背景：研究发现脑源性神经营养因子(BDNF)修饰的人间充质干细胞可用于治疗脊髓损伤和创伤性脑损伤等，但对阿尔茨海默病是否有疗效，既往鲜有报道。
目的：观察脑源性神经营养因子修饰人羊膜间充质干细胞(human amniotic mesenchymal stem cells，hAMSCs)对阿尔茨海默病大鼠学习记忆能力和海马胆碱乙酰转移酶、基底前脑神经生长因子表达的影响。
方法：40只健康雄性成年SD大鼠随机分为对照组、模型组、hAMSCs组、BDNF-hAMSCs组，每组10只。采用双侧海马注射β-淀粉样蛋白25-35构建阿尔茨海默病模型，第14天后侧脑室注射10 μL的hAMSCs或10 μL的脑源性神经营养因子转染hAMSCs。移植后2周，采用Morris水迷宫测试评价大鼠学习记忆能力，免疫组化法检测海马胆碱乙酰转移酶的表达，RT-PCR检测基底前脑神经生长因子mRNA的表达。
结果与结论：①Morris水迷宫测试第3，4，5天时，hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期均低于模型组(P < 0.05)；测试第4，5天时，BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期低于hAMSCs组(P < 0.05)；②模型组海马胆碱乙酰转移酶阳性神经元数、基底前脑神经生长因子表达量明显低于对照组(P < 0.05)；hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组海马胆碱乙酰转移酶阳性神经元数、基底前脑神经生长因子表达量均高于模型组(P < 0.05)，并且BDNF-hAMSCs组高于hAMSCs组(P < 0.05)；③结果表明，用脑源性神经营养因子修饰hAMSCs可进一步提高hAMSCs治疗阿尔茨海默病的认知功能，并且可以明显提高海马胆碱乙酰转移酶和基底前脑神经生长因子的表达水平。
缩略语：脑源性神经营养因子：brain derived neurotrophic factor，BDNF；人羊膜间充质干细胞：human amniotic mesenchymal stem cells，hAMSCs

https://orcid.org/0000-0002-4873-5749(王玉香)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 干细胞, 人羊膜间充质干细胞, 脑源性神经营养因子, 阿尔茨海默病, 胆碱乙酰转移酶, 脑神经生长因子, 认知功能

Abstract: BACKGROUND: Studies have found that human mesenchymal stem cells modified by brain-derived neurotrophic factor (BDNF) can be used to treat spinal cord injury and traumatic brain injury, but whether there is a curative effect on Alzheimer’s disease is rare in the past reports.
OBJECTIVE: To observe the effects of BDNF modified human amniotic mesenchymal stem cells (hAMSCs) on learning and memory ability and expression of choline acetyltransferase in hippocampus and nerve growth factor in basal forebrain of rats with Alzheimer’s disease.
METHODS: Forty healthy male adult SD rats were randomly divided into control group, model group, hAMSCs group and BDNF-hAMSCs group with 10 rats in each group. Bilateral hippocampal injection of β-amyloid 25-35 was used to construct an Alzheimer’s disease model. On day 14, 10 μL of hAMSCs or 10 μL of BDNF were injected into the posterior ventricle to transfect hAMSCs. At 2 weeks after transplantation, learning and memory abilities of rats were evaluated by Morris water maze test. Choline acetyltransferase expression in hippocampus was detected by immunohistochemistry. Nerve growth factor expression in the basal forebrain was detected by RT-PCR.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) At 3, 4, and 5 days of Morris water maze test, the escape latencies of the hAMSCs group and the BDNF-hAMSCs group were lower than that in the model group (P < 0.05). At 4 and 5 days, the escape latency of the BDNF-hAMSCs group was lower than that of the hAMSCs group (P < 0.05). (2) The number of choline acetyltransferase positive neurons and nerve growth factor expression in the basal forebrain in hippocampus of model group were significantly lower than those of control group (P < 0.05). The number of choline acetyltransferase positive neurons in the hippocampus and nerve growth factor expression in the basal forebrain of the hAMSCs group and the BDNF-hAMSCs group were higher than those of the model group (P < 0.05), and the number of choline acetyltransferase positive neurons and nerve growth factor expression in the BDNF-hAMSCs group were higher than those in the hAMSCs group (P < 0.05). (3) Results suggest that modification of hAMSCs with BDNF can further improve the efficacy of stem cells in the treatment of Alzheimer’s disease, and can significantly increase the expression levels of choline acetyltransferase in the hippocampus and nerve growth factor in the basal forebrain.

Key words: stem cells, human amniotic mesenchymal stem cells, brain-derived neurotrophic factor, alzheimer’s disease, choline acetyltransferase, brain nerve growth factor, cognitive function

中图分类号:

王玉香, 崔传举, 李彦玲, 李艾帆. 脑源性神经营养因子修饰人羊膜间充质干细胞移植改善阿尔茨海默病大鼠认知功能[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(13): 2045-2049.

Wang Yuxiang, Cui Chuanju, Li Yanling, Li Aifan. Effect of brain-derived neurotrophic factor modified human amniotic mesenchymal stem cell transplantation on cognitive function in Alzheimer’s disease rats[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(13): 2045-2049.

图/表（结果） 7

2.1 hAMSCs形态特征和表型倒置相差显微镜下观察到第3代hAMSCs呈长梭形贴壁生长，细胞呈漩涡状、长梭形紧密排列，见图1A，B。流式细胞术检测结果显示，第3代hAMSCs高表达CD90、CD73，表达为90.82%，95.60%，极低表达CD34、CD11b，表达为0.62%，0.38%，说明hAMSCs纯度较高，见图2。

2.2 转染后hAMSCs的BDNF蛋白表达水平与未转染组和阴性转染组比较，转染后hAMSCs的BDNF蛋白表达水平明显升高(P < 0.05)，见图3。

2.3 免疫组化SP法检测海马胆碱乙酰转移酶表达模型组海马胆碱乙酰转移酶阳性神经元数明显低于对照组，差异有显著性意义(P < 0.05)，hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组海马胆碱乙酰转移酶阳性神经元数均高于模型组(P < 0.05)，并且BDNF-hAMSCs组高于hAMSCs组(P < 0.05)，见图4。

2.4 RT-PCR检测基底前脑神经生长因子mRNA表达水平模型组基底前脑神经生长因子表达量明显低于对照组，差异有显著性意义(P < 0.05)。hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组基底前脑神经生长因子表达量均高于模型组(P < 0.05)，并且BDNF-hAMSCs组高于hAMSCs组(P < 0.05)，见图5。

2.5 各组大鼠学习记忆能力比较 Morris水迷宫测试第3，4，5天时，hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期均低于模型组(P < 0.05)；测试第4，5天时，BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期均低于hAMSCs组(P < 0.05)，见表1。

2.6 生物相容性 hAMSCs注射入大鼠体内后，未见免疫排斥反应等不良影响，具有良好的生物相容性。

参考文献

[1] HORVATH A, SZUCS A, CSUKLY G, et al. EEG and ERP biomarkers of Alzheimer’s disease: a critical review. Front Biosci (Landmark Ed). 2018;23:183-220.
[2] CHEN YG. Research Progress in the Pathogenesis of Alzheimer’s Disease. Chin Med J (Engl). 2018;131(13):1618-1624.
[3] MARESOVA P, TOMSONE S, LAMESKI P, et al. Technological Solutions for Older People with Alzheimer’s Disease: Review. Curr Alzheimer Res. 2018;15(10):975-983.
[4] ROSS CA, AKIMOV SS. Human-induced pluripotent stem cells: potential for neurodegenerative diseases. Hum Mol Genet. 2014;23(R1):R17-26.
[5] JIANG Y, FAY JM, POON CD, et al. Nanoformulation of Brain-Derived Neurotrophic Factor with Target Receptor-Triggered-Release in the Central Nervous System. Adv Funct Mater. 2018;28(6):1703982.
[6] YÜCEL F, YAMAN SO, OZBABALIK D, et al. Morphometric measurements of MRI findings in patients with Alzheimer’s disease. Adv Clin Exp Med. 2014;23(1):91-96.
[7] IULITA MF, BISTUÉ MILLÓN MB, PENTZ R, et al. Differential deregulation of NGF and BDNF neurotrophins in a transgenic rat model of Alzheimer’s disease. Neurobiol Dis. 2017;108:307-323.
[8] LI LM, HUANG LL, JIANG XC, et al. Transplantation of BDNF Gene Recombinant Mesenchymal Stem Cells and Adhesive Peptide-modified Hydrogel Scaffold for Spinal Cord Repair. Curr Gene Ther. 2018;18(1): 29-39.
[9] HEI WH, ALMANSOORI AA, SUNG MA, et al. Adenovirus vector-mediated ex vivo gene transfer of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) tohuman umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells (UCB-MSCs) promotescrush-injured rat sciatic nerve regeneration. Neurosci Lett. 2017;643:111-120.
[10] WANG Z, XU P, CHEN B, et al. Identifying circRNA-associated-ceRNA networks in the hippocampus of Aβ1-42-induced Alzheimer’s disease-like rats using microarray analysis. Aging (Albany NY). 2018;10(4): 775-788.
[11] WANG Y, HAN S, HAN R, et al. Propofol-induced downregulation of NR2B membrane translocation in hippocampus and spatial memory deficits of neonatal mice. Brain Behav. 2017;7(7):e00734.
[12] CHEN X, XIAO JW, CAO P, et al. Brain-derived neurotrophic factor protects against acrylamide-induced neuronal and synaptic injury via the TrkB-MAPK-Erk1/2 pathway. Neural Regen Res. 2021;16(1):150-157.
[13] AHMED S, REYNOLDS BA, WEISS S. BDNF enhances the differentiation but not the survival of CNS stem cell-derived neuronal precursors. J Neurosci. 1995;15(8):5765-5778.
[14] MA H, YU B, KONG L, et al. Neural stem cells over-expressing brain-derived neurotrophic factor (BDNF) stimulate synaptic protein expression and promote functional recovery following transplantation in rat model of traumatic brain injury. Neurochem Res. 2012;37(1):69-83.
[15] YANG JW, MA W, LUO T, et al. BDNF promotes human neural stem cell growth via GSK-3β-mediated crosstalk with the wnt/β-catenin signaling pathway. Growth Factors. 2016;34(1-2):19-32.
[15] ROSENBLUM S, SMITH TN, WANG N, et al. BDNF Pretreatment of Human Embryonic-Derived Neural Stem Cells Improves Cell Survival and Functional Recovery After Transplantation in Hypoxic-Ischemic Stroke. Cell Transplant. 2015;24(12):2449-2461.
[17] MARSH SE, BLURTON-JONES M. Neural stem cell therapy for neurodegenerative disorders: The role of neurotrophic support. Neurochem Int. 2017;106:94-100.
[18] WU CC, LIEN CC, HOU WH, et al. Gain of BDNF Function in Engrafted Neural Stem Cells Promotes the Therapeutic Potential for Alzheimer’s Disease. Sci Rep. 2016;6:27358.
[19] RUAN Q, YU Z, ZHANG W, et al. Cholinergic Hypofunction in Presbycusis-Related Tinnitus With Cognitive Function Impairment: Emerging Hypotheses. Front Aging Neurosci. 2018;10:98.
[20] JAMAL M, ITO A, TANAKA N, et al. The Role of Apolipoprotein E and Ethanol Exposure in Age-Related Changes in Choline Acetyltransferase and Brain-Derived Neurotrophic Factor Expression in the Mouse Hippocampus. J Mol Neurosci. 2018;65(1):84-92.
[21] RAFII MS, TUSZYNSKI MH, THOMAS RG, et al. Adeno-Associated Viral Vector (Serotype 2)-Nerve Growth Factor for Patients With Alzheimer Disease: A Randomized Clinical Trial. JAMA Neurol. 2018;75(7):834-841.

引言

阿尔茨海默病是一种进行性发展的神经系统退行性疾病，临床上表现为认知功能、人格和行为的变化[1]。阿尔茨海默病的发病机制目前尚未明了，可能与遗传、感染、头部创伤、甲状腺病等有关，其主要病理特征为错误折叠的β-淀粉样蛋白在大脑中沉积形成淀粉样蛋白斑块，Tau蛋白过度磷酸化导致神经纤维缠结[2]。阿尔茨海默病一直是临床治疗的重点和难点，目前常用的药物如胆碱酯酶抑制剂、脑代谢激活剂和N-甲基-D-天冬氨酸受体拮抗剂等，只能改善阿尔茨海默病早期症状，并不能阻止疾病进展和恶化[3]。诱导多能干细胞为阿尔茨海默病的治疗提供了新思路，具有以下特点[4]：增殖能力强、来源广泛、成本低；细胞免疫原性低、不易发生免疫排斥；不涉及伦理问题。脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)广泛分布于中枢神经系统，对神经元存活、分化和生长发育起到重要作用。BDNF可以防止神经元受损死亡、改善神经元病理状态、促进受损神经元的再生和分化[5]。既往研究证实，阿尔茨海默病患者脑内BDNF及其受体的表达水平明显降低[6]。在阿尔茨海默病动物模型中，外源性BDNF可以在一定程度上缓解神经元变性，改善大鼠认知功能[7]。BDNF修饰的人间充质干细胞可用于治疗脊髓损伤和创伤性脑损伤等[8-9]，但对阿尔茨海默病的治疗是否有效，既往鲜有报道。该研究通过阿尔茨海默病大鼠侧脑室注射BDNF修饰的人羊膜间充质干细胞(human amniotic mesenchymal stem cells，hAMSCs)，观察移植后大鼠学习记忆能力的变化，检测海马胆碱乙酰转移酶和基底前脑神经生长因子的表达，旨在探讨BDNF修饰hAMSCs治疗阿尔茨海默病的疗效。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计随机分组大鼠侧脑室移植hAMSCs实验，组间比较采用独立样本t检验或单因素方差分析，两两比较用LSD-t法。
1.2 时间及地点实验于2018年12月至2019年12月在郑州市第一人民医院干细胞实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 40只健康雄性成年SD大鼠购于北京维通利华实验动物技术有限公司，许可证号为SCXK(京)2006-2009。动物在温度为(22±2) ℃、湿度为(50±10)%、明暗周期为12 h/12 h的环境中饲养，允许自由摄食和饮水。严格按照美国国立卫生研究院的实验室动物护理和使用指南的建议进行相关操作。
1.3.2 实验试剂和仪器胎牛血清(吉泰依科赛生物公司)；0.25%胰蛋白酶(武汉华美公司)；LG-DMEM培养基(上海卧宏生物科技有限公司)；CD90鼠抗人多克隆抗体、CD73鼠抗人多克隆抗体、CD34鼠抗人多克隆抗体、CD11b鼠抗人多克隆抗体、兔抗大鼠胆碱乙酰转移酶单克隆抗体(美国Sigma公司)；慢病毒载体、脂质体(美国Sigma公司)；PCR检测试剂盒(吉泰依科赛生物公司)；β-淀粉样蛋白25-35 (Aβ25-35，美国Sigma公司，使用时稀释为2 g/L)。IHC-300全自动免疫组化分析仪(苏州合惠生物科技有限公司)；FACSCalibur流式细胞仪(美国BD公司)；CKX53倒置相差显微镜(奥林巴斯)；大鼠脑立体定位仪(玉研仪器公司)；EthoVision XT7.0行为影像采集系统(荷兰Noldus公司)。
1.4 方法
1.4.1 hAMSCs的分离和培养取38-40周排除肝炎、艾滋病、梅毒等传染性疾病正常剖宫产或顺产胎盘(产妇及其家属对胎盘可能用于科学研究均签署了知情同意书，经郑州市第一人医院伦理委员会批准)，放置于培养皿，取下羊膜，将羊膜剪碎，加入胰蛋白酶消化30 min，再加入胶原酶Ⅳ消化1 h，终止消化后过不锈钢网进行过滤，1 500 r/min离心5 min，弃上清液，PBS重悬，再次离心，弃上清，加入LG-DMEM培养基重悬，3 d后首次换液，以后每3 d换液1次，待细胞融合80%时进行传代培养。

1.4.2 hAMSCs鉴定第3代细胞融合至80%时，加入胰蛋白酶消化2 min，加入完全培养基终止消化，PBS清洗5遍，1 500 r/min离心15 min，弃上清液，调整细胞浓度约1×109 L-1，流式细胞仪检测CD90、CD73、CD34、CD11b的表达。

1.4.3 BDNF修饰hAMSCs 采用RT-PCR技术获得大鼠BDNF基因编码区片段，通过慢病毒感染的方式将BDNF基因转入hAMSCs，构建BDNF基因表达载体，在脂质体介导下与质粒共转染293T细胞生成慢病毒。第3代hAMSCs生长至60%-70%融合时，以浓度1×109 vp/mL的BDNF重组慢病毒作用细胞1 h后，转移到生长培养基继续培养48 h，阴性转染组转染空病毒液，未转染组用正常培养基培养，采用Western blot方法检测BDNF蛋白表达。
1.4.4 阿尔茨海默病模型建立及分组参照WANG等[10]研究建立阿尔茨海默病模型，将大鼠麻醉后固定于立体定位仪上，正中切开头皮，暴露颅骨，以前囟后3.5 mm和中线两侧旁开2.0 mm作为穿刺点，钻开颅骨。将针刺入硬膜下3 mm，即为海马CA1区，注射β-淀粉样蛋白25-35(双侧海马各注射10 μg)，注射完毕后用庆大霉素局部冲洗，清醒后放回鼠笼。40只SD大鼠随机分为对照组、模型组、hAMSCs组、
BDNF-hAMSCs组。对照组大鼠双侧海马注射无菌生理盐水，其余3组大鼠于双侧海马注射β-淀粉样蛋白25-35，建立阿尔茨海默病模型；2周后，对照组和模型组大鼠侧脑室注射无菌生理盐水，hAMSCs组侧脑室注射10 μL的hAMSCs(约5×106个)，BDNF-hAMSCs组侧脑室注射10 μL BDNF转染的hAMSCs(约5×106个)。
1.4.5 学习记忆能力检测移植2周后进行Morris水迷宫测试。每日9：00-12：00进行检测，共测5 d。实验时，设置检测时间为1 min，将小鼠面向水池壁放入水中，用EthoVision XT7.0行为影像采集系统记录小鼠60 s内爬上平台所需时间(逃避潜伏期)，逃避潜伏期越短，学习记忆力越好[11]。
1.4.6 免疫组化SP法检测海马区胆碱乙酰转移酶的表达行为测试结束后次日，每组取5只大鼠，用体积分数为10%中性甲醛灌注取脑，制成蜡块，制备4 μm厚的石蜡切片，切片脱蜡和水化后加入过氧化氢以阻断内源性过氧化物酶的活性，加入兔抗大鼠胆碱乙酰转移酶单克隆抗体过夜，加入生物素标记的鼠抗兔二抗室温孵育20 min，滴加链霉菌抗生物素-过氧化物酶溶液37 ℃孵育20 min，DAB显色，苏木精复染，常规脱水、透明、中性树胶封固。用ImagePro Plus 图像分析系统进行半定量分析。
1.4.7 RT-PCR检测大鼠基底前脑神经生长因子 mRNA的表达行为测试结束后次日，每组取5只大鼠，颈椎脱臼处死，迅速取出基底前脑组织，在液氮中进行磨碎，提取RNA，反转录后进行RT-PCR检测。引物序列由上海生物工程有限公司设计并提供。每个样本最少重复3次，设置3个复孔。RT-PCR反应条件：预变性95 ℃ 30 s；PCR反应95 ℃ 5 s，60 ℃ 30 s，共计40个循环。以GAPDH为内参，ΔCt=Ct目的基因-CtGAPDH，ΔΔCt=ΔCt转染组-ΔCt空白组，以2-ΔΔCt表示目的基因的相对表达量。引物序列由上海生物工程有限公司提供，大鼠神经生长因子引物1：5′-GAT CGG CGT ACA GGC AGA AC-3′，引物2：5′-GGC TCG GCA CTT GGT CTC AA-3′，扩增产物长度505 bp；内参GAPDH引物1：5′-GGT GAA GGT GGG TGT CAA C-3′，引物2：5′-TTC CCA TTC TCA GCC TTG AC-3′，扩增产物长度660 bp。
1.5 主要观察指标 ①hAMSCs的形态和表面标记表达；②各组大鼠学习记忆能力；③免疫组化SP法检测大鼠海马区胆碱乙酰转移酶的表达；④RT-PCR检测大鼠基底前脑神经生长因子mRNA的表达。
1.6 统计学分析采用SPSS 19.0统计学软件进行数据分析。正态计量数据用x±s表示，组间比较采用独立样本t检验或单因素方差分析，两两比较用LSD-t法，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

近年来，干细胞在神经系统疾病治疗中的作用逐渐受到重视，有望成为治疗阿尔茨海默病的新方法。该研究用BDNF基因对hAMSCs进行修饰，随后将其注射入阿尔茨海默病大鼠侧脑室，发现大鼠学习记忆能力显著改善。
BDNF是中枢神经系统神经元维持生存和正常生理功能所必要的物质，对神经元的存活、分化、生长发育起重要作用[12]。既往研究显示，BDNF可以促进神经干细胞定向分化为神经元，并刺激新生神经元突起的生长[13-14]。另外BDNF可促进神经干细胞的增殖和迁移[15]。BDNF修饰的间充质干细胞可以提高缺血性脑卒中、脊髓损伤和帕金森病的疗效[16-17]。
既往关于BDNF修饰干细胞治疗阿尔茨海默病的报道较少，WU等[18]发现BDNF可以提高神经干细胞的存活时间，促进其增殖，并增加了神经元密度。过表达BDNF的神经干细胞可以促进神经元成熟，提高干细胞治疗阿尔茨海默病大鼠的认知功能；相反，敲除神经干细胞BDNF基因，会降低干细胞治疗阿尔茨海默病的疗效。该研究认知功能检测结果显示，Morris水迷宫测试第3，4，5天时，hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期均低于模型组；测试第4，5天时，BDNF-hAMSCs组逃避潜伏期均低于hAMSCs组。结果说明，BDNF基因修饰hAMSCs可以提高阿尔茨海默病的认知功能。
中枢胆碱能神经递质是个体学习记忆的生物学基础，乙酰胆碱是胆碱能神经元分泌的一种兴奋性神经递质，与认知功能密切相关[19]。既往研究表明，乙酰胆碱由胆碱乙酰转移酶及神经生长因子催化合成，胆碱乙酰转移酶及神经生长因子是胆碱能神经的标志酶，常用于评估乙酰胆碱的表达水平。胆碱乙酰转移酶及神经生长因子主要分布于突触前神经末梢，海马是其重要的投射部位，而海马与机体学习记忆、认知等高级功能密切相关联[20]。该研究结果显示，hAMSCs组和BDNF-hAMSCs组海马胆碱乙酰转移酶阳性神经元数均高于模型组，并且BDNF-hAMSCs组高于hAMSCs组，说明BDNF-hAMSCs可以显著提高海马内乙酰胆碱水平，有利于阿尔茨海默病病情的改善。
阿尔茨海默病患者胆碱能神经元丢失最重要的原因是神经营养减少，其中营养前脑胆碱能神经元的神经生长因子丢失是阿尔茨海默病发病的重要机制[21]。该研究发现，BDNF-hAMSCs组基底前脑神经生长因子表达量显著增高，且高于hAMSCs组。神经生长因子水平增高，促进脑胆碱能神经元的合成，进而改善认知功能。
综上所述，hAMSCs可以显著改善阿尔茨海默病大鼠学习记忆能力，并提高海马胆碱乙酰转移酶和神经生长因子的表达，用BDNF修饰hAMSCs可进一步提高干细胞治疗阿尔茨海默病的疗效。BDNF和hAMSCs在改善阿尔茨海默病学习记忆能力方面可能有协同作用，BDNF-hAMSCs对阿尔茨海默病大鼠中枢胆碱能系统有一定保护作用，可能与hAMSCs上调基底前脑神经元神经生长因子的表达有关。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

脑源性神经营养因子修饰人羊膜间充质干细胞移植改善阿尔茨海默病大鼠认知功能

Effect of brain-derived neurotrophic factor modified human amniotic mesenchymal stem cell transplantation on cognitive function in Alzheimer’s disease rats

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[1]	肖豪, 刘静, 周君. 脉冲电磁场治疗绝经后骨质疏松症的研究进展[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1266-1271.
[2]	王景, 熊山, 曹金, 冯林伟, 王信. 白细胞介素3在骨代谢中的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(8): 1260-1265.
[3]	安维政, 何萧, 任帅, 刘建宇. 肌源干细胞在周围神经再生中的潜力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1130-1136.
[4]	范一鸣, 刘方煜, 张洪宇, 李帅, 王岩松. 脊髓损伤后室管膜区内源性神经干细胞反应的系列问题[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1137-1142.
[5]	张璟琳, 冷敏, 朱博恒, 汪虹. 干细胞源外泌体促进糖尿病创面愈合的机制及应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1113-1118.
[6]	黄晨玮, 费彦亢, 朱梦梅, 李鹏昊, 于兵. 谷胱甘肽在干细胞“干性”及调控中的重要作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1119-1124.
[7]	惠小珊, 白京, 周思远, 王阶, 张金生, 何庆勇, 孟培培. 中医药调控干细胞诱导分化的理论机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1125-1129.
[8]	田川, 朱向情, 杨再玲, 鄢东海, 李晔, 王严影, 杨育坤, 何洁, 吕冠柯, 蔡学敏, 舒丽萍, 何志旭, 潘兴华. 骨髓间充质干细胞调控猕猴卵巢的衰老[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 985-991.
[9]	胡伟, 谢兴奇, 屠冠军. 骨髓间充质干细胞来源外泌体改善脊髓损伤后血脊髓屏障的完整性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 992-998.
[10]	侯婧瑛, 郭天柱, 于萌蕾, 龙会宝, 吴浩. 缺氧预处理通过激活MALAT1靶向抑制miR-195促进骨髓间充质干细胞的生存和血管形成[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1005-1011.
[11]	周颖, 张幻, 廖松, 胡凡琦, 易静, 刘玉斌, 靳继德. 去铁胺联合干扰素γ预处理对人牙髓干细胞的免疫调节作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1012-1019.
[12]	梁学振, 杨曦, 李嘉程, 骆帝, 许波, 李刚. 补肾活血胶囊介导Hedgehog信号通路调控大鼠骨髓间充质干细胞成骨成脂分化[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1020-1026.
[13]	王继芳, 鲍祯, 乔亚红. miR-206调控小细胞肺癌干细胞EVI1基因表达及细胞生物学行为[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1027-1031.
[14]	刘峰, 彭宇环, 罗良平, 吴本清. 植物源性碱性成纤维细胞生长因子维持人胚胎干细胞的生长与分化[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1032-1037.
[15]	闻丹丹, 李强, 沈才齐, 纪哲, 金培生. 外用红色诺卡氏菌细胞壁骨架提高脂肪间充质干细胞活性修复糖尿病创面[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1038-1044.