目的 比较体外培养的大鼠视网膜干细胞 (retinal stem cells, RSCs) 不同分化阶段视网膜神经元样细胞电压门控离子通道的表达特点及其变化趋势,并验证应用膜片钳技术分析培养RSCs不同分化阶段视网膜神经元样细胞电生理学特性的可行性,以期探索RSCs不同分化阶段神经元样细胞功能分化的物质基础。方法 采用从美国Taconic公司引进的成年孕17d大鼠Long Evans大鼠,体质量200-300g,取其胚胎视网膜培养视网膜干细胞,传代3代后,10%胎牛血清诱导干细胞分化,于诱导分化后0-15d不同时间点采用膜片钳技术记录不同分化阶段视网膜神经元样细胞电压门控离子通道电流。经Clampex采样程序采入细胞电流信号,用Clampfit 8.0数据处理软件对采入数据进行分析、作图。在对视网膜干细胞分化不同阶段的细胞行膜片钳全细胞记录的同时,对不同阶段的分化的部分细胞进行细胞内荧光黄(Lucifer Yellow,LY)标记,观察视网膜干细胞分化不同阶段的细胞形态学特性,并将其与分离培养的相应时间段的视网膜神经元进行比较。
结果 1、RSCs分化3d时3/20细胞开始出现小的、持续的外向整流钾电流(Outward Rectifying IK+ ,出现率约15%),对30mM 四乙胺(TEA)敏感;分化7d时,所有细胞均可记录到外向整流钾电流,分化7d前后Ik出现率具有非常显著差异(X2=42.178,P=0.000),分化7d后与相应阶段培养的视网膜神经元样细胞比较Ik出现率无统计学差异(P>0.05)。2、RSCs分化7d和15d的细胞,部分受去极化刺激时记录到瞬时内向钠电流(分别为12/18和8/16),两者出现率无统计学差异(X2=0.971,P=0.324)。3. 对不同阶段的分化的细胞进行细胞内荧光黄(Lucifer Yellow,LY)标记,可大致观察视网膜干细胞分化不同阶段的细胞形态学特性。
结论 1、本研究证实了用全细胞膜片钳法进行干细胞分化后离子通道细胞功能检测分析的可行性。2. RSCs随分化时间延长,细胞膜离子通道从无到有,提示:(1)离子通道可能参与神经元分化发育的调节机制;(2)RSCs在体外分化过程中,自身离子通道的电学特性会发生变化。3、RSCs与其不同分化阶段神经样细胞拥有不同的电压门控性电流,从细胞功能的水平阐述了该视网膜干细胞及其分化细胞的标志,为今后视网膜干细胞移植从功能角度提供了理论依据。4、细胞不同的电生理学特性与细胞不同的形态构筑有一定的相关性,但尚缺乏一套完整的对应机制,有待于深入研究,将功能与形态完美结合。
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