免费文献传递   相关文献

Directional differentiation of mouse mesenchymal stem cells into neuronal cells induced by salidroside via Notch and BMP signal pathway

Notch和BMP信号通路介导红景天苷促进小鼠骨髓间充质干细胞向神经元细胞定向分化研究



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2294·
• 药理与临床 •
Notch和 BMP信号通路介导红景天苷促进小鼠骨髓间充质干细胞向神经
元细胞定向分化研究
赵红斌 1,甄英丽 2,田 蓉 1,张全伟 1,甄 平 1
1. 兰州军区兰州总医院骨科研究所,甘肃 兰州 730050
2. 兰州军区机关门诊部,甘肃 兰州 730000
摘 要:目的 探讨 BMP 和 Notch 信号通路介导红景天苷诱导骨髓间充质干细胞(MSCs)向神经细胞定向分化的分子机
制。方法 实验分为对照组、红景天苷诱导组和阻断组。利用细胞免疫荧光化学方法、Real-Time PCR方法和Western blotting
方法分别研究了红景天苷对MSCs的增殖、形态以及对 BMP和 Notch信号通路的影响。结果 红景天苷影响MSCs的增殖
且促进其形成神经元样细胞;细胞免疫荧光结果显示,红景天苷可降低 Notch1和 Jadge1阳性表达率(P<0.05);红景天苷
诱导细胞 12~72 h时,Notch1和 Hes1 mRNA表达丰度明显下调(P<0.05);特异性阻断剂 DAPT阻断 Notch信号通路后,
神经元细胞标志分子 NSE、MAP-2和 β-tubulin III mRNA和 NSE、β-tubulin III蛋白的表达水平与阻断前比较显著上调(P<
0.05)。12 h时 Smad5和 Smad8 mRNA的表达水平显著上调(P<0.01),且 12和 24 h时 Smad1/5/8蛋白表达上调(P<0.05);
Noggin阻断 BMP信号通路后,NSE、MAP-2和 β-tubulin III mRNA的表达丰度与诱导组比较明显下调(P<0.05);DAPT
和 Noggin同时阻断 Notch和 BMP信号通路后,与单独阻断 BMP信号通路后比较,MAP-2和 β-tubulin III mRNA的表达上
调,NSE和 β-tubulin III蛋白的表达水平上调(P<0.05)。结论 红景天苷通过抑制 Notch信号通路、激活 BMP信号通路诱
导MSCs向神经元细胞定向分化。
关键词:红景天苷;骨髓间充质干细胞;BMP信号通路;Notch信号通路;神经元细胞
中图分类号:R285.5 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2016)13 - 2294 - 07
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.13.015
Directional differentiation of mouse mesenchymal stem cells into neuronal cells
induced by salidroside via Notch and BMP signal pathway
ZHAO Hong-bin1, ZHEN Ying-li2, TIAN Rong1, ZHANG Quan-wei1, ZHEN Ping1
1. Institute of Orthopaedies, General Hospital of Lanzhou Military Command of the PLA, Lanzhou 730050, China
2. Outpatient Department of Lanzhou Military Command of the PLA, Lanzhou 730000, China
Abstract: Objective To study the molecule mechanism of salidroside inducing mesenchymal stem cells (MSCs) to directionally
differentiate into neuronal cells via bone morphogenetic protein (BMP) and Notch signal pathways. Methods Experiments were divided
into control, induced, and blocked groups. The technologies, such as immunofluorescence, real-time PCR, and Western blotting were used
to analyze the effect of salidroside on cellular proliferation, morphosis, and BMP and Notch signal pathways. Results The
immunofluorescence results showed that salidroside could affect cellular proliferation and induce MSCs to form the morphosis of neuronal
cells. The positive rate of Notch1 and Jadge1 was significantly decrease to compare with the control (P < 0.05), real-time PCR results
indicated that mRNA expression of Notch1 and Hes1 was obviously down-upregulated when treated with salidroside for 12—72 h (P <
0.05). However, Notch signal pathway was blocked with DAPT, a special inhibitor of Notch, the marker molecules of neuronal cells
expression, such as neuron-specific enolase (NSE), microtubule associated protein 2 (MAP2), and β-tubulin III, were significantly
increased when cells were treated with salisroside (P < 0.05). The mRNA levels of Smad5 and Smad8 were up-regulated when cells were

收稿日期:2015-09-11
基金项目:国家自然科学基金面上项目资助(81073156)
作者简介:赵红斌(1967—),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事干细胞定向分化基础及应用研究。
Tel: (0931)8994602 E-mail: zhao761032@163.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2295·
treated with salidroside for 12 h, expression of Smad1/5/8 protein was increased at 12 and 24 h. When BMP signal pathway was blocked
with Noggin, a special inhibitor of BMP, NSE, MAP2, and β-tubulin III mRNA expression was decreased to compare with the salidroside
induced group (P < 0.05); When Notch and BMP signal pathways were simultaneously blocked with DAPT and Noggin, MAP2 and
β-tubulin III mRNA expression was increased more obviously than that of the blocked with Noggin. Meanwhile the expression of NSE and
β-tubulin III protein was also up-regulated (P < 0.05). Conclusion Salidroside promotes neuron-like differentiation of MSCs by
negatively regulating the Notch pathway and activating BMP signal pathway, it plays a vital role for salidroside to inhibit Notch pathway
on affecting MSCs differentiation.
Key words: salidroside; mesenchymal stem cells; BMP signal pathway; Notch signal pathways; neuronal cells

红景天苷(salidrosides)是红景天属 Rhodiola
L. 植物红景天 Rhodiolae Crenulatae Radix et
Rhizoma的主要有效成分,是一种强抗氧化剂,红
景天具有显著的抗缺氧功能,对神经细胞具有明显
的保护作用[1-4]。前期研究表明,红景天苷能诱导骨
髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,
MSCs)向神经元细胞定向分化[5-6],但是其诱导分化
作用的机制尚不清楚。骨形态发生蛋白(bone
morphogenetic protein,BMP)和Notch信号通路在
干细胞向神经元细胞定向分化过程中发挥重要作
用。本实验从 BMP和Notch信号通路角度探讨红景
天苷诱导MSCs向神经元细胞定向分化的分子机制,
以期揭示红景天苷诱导 MSCs 向神经细胞定向分化
的效应关系,为进一步利用中药有效成分结合干细
胞治疗神经损伤的修复和再生提供理论依据。
1 材料
1.1 细胞
小鼠骨髓间充质干细胞D1细胞株,美国ATCC
公司,序列号 CRL-10915。
1.2 药品与试剂
红景天苷对照品(质量分数 99.8%,批号
N9HD-C53R),中国食品药品检定研究院。D/F12 培
养基(美国 Gibco 公司);胎牛血清(杭州四季青公
司);Trizol试剂(Invitrogen公司);兔抗小鼠 β-tubulin、
NSE、MAP2、β-tubulin III、Smad1/5/8单克隆抗体(英
国Abcam公司);4′,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI,美
国 Sigma公司)、γ-分泌酶抑制剂(Noggin,美国 Sigma
公司)、DAPT(美国 Sigma公司)。
1.3 仪器
电泳槽、电转仪和酶标仪(美国 Bio-Rad公司),
荧光定量 PCR 7300 system(Applied Biosysterms公
司),BX51荧光显微镜(Olympus)。
2 方法
2.1 D1细胞培养、分组及药物处理
D1 细胞加入含 10%胎牛血清的 D/F12 完全培
养液,置 37 ℃、5% CO2培养箱中培养,每周更换
2次培养液,待细胞 80%融合后,2.5 g/L胰酶消化
传代培养。D1细胞按照 1×105个/cm2接种于 96孔
培养板中,实验分为对照组、诱导组、阻断组,其
中对照组为 D/F12完全培养液;诱导组 D/F12完全
培养液含 100 mg/L红景天苷[7];阻断组 D/F12完全
培养液含 10 μmol/L DAPT或 10 μmol/L Noggin。阻
断组分别或同时加入 DAPT和 Noggin作用细胞 30
min后,加入 100 mg/L红景天苷。
2.2 MTT法检测细胞增殖
D1细胞以密度 1×105个/mL接种于 96孔板,
37 ℃、5% CO2培养箱中培养 24 h。实验分为对照
组和诱导组,药物处理同“2.1”项,药物分别处理
12、24、48、72 h后吸弃培养基,加入MTT(5 mg/L)
20 μL继续孵育 4 h,吸弃上清,加入 150 μL DMSO
溶解紫色结晶。每组设 6个复孔,平行设不加细胞
只加培养液的空白孔,比色时以空白孔调零,细胞
增殖情况以 492 nm处吸光度(A)值表示。
2.3 细胞形态观察
细胞以密度 1×105个/mL 接种于 6 孔培养板
中,实验分为 5组,对照组(D/F12完全培养液),
12、24、48、72 h诱导组(100 mg/L红景天苷)[8]。
利用细胞荧光免疫组织化学方法观察细胞形态,具
体方法如下:0.1% Triton X-100室温作用 10 min;
3%的 H2O2室温作用 20 min;羊血清封闭作用 30
min后,加羊抗兔 β-tubulin单克隆抗体(1∶1 000),
湿盒中 4 ℃孵育过夜;0.01 mol/L PBS洗 3次后加
异硫氰酸荧光素(FITC)标记的羊抗兔多克隆抗体
37 ℃孵育 30 min,0.01 mol/L PBS洗 3次;滴加终
质量浓度为 5 mg/L的DAPI,室温避光染色 10 min,
0.01 mol/L PBS洗 3次,磷酸甘油缓冲液封片,荧
光显微镜观察并拍照。每组抽取 3张爬片,随机选
择 5个视野,按照细胞树突 3个以上且长度大于 5
μm 以上为神经样细胞计数,神经样细胞百分率=
神经样细胞数/总细胞数。
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2296·
2.4 对MSCs细胞 Notch1和 Jadge1表达的影响
D1 细胞以密度 1×105个/mL接种于 6 孔培养板
中,实验分为 5 组,对照组(D/F12 完全培养液)和
12、24、48、72 h诱导组(100 mg/L红景天苷)。利用
细胞荧光免疫组织化学方法检测Notch1和Jadge1的表
达,具体方法如下:0.1% Triton X-100室温作用10 min;
3%的H2O2室温作用 20 min;羊血清封闭作用 30 min
后,加羊抗兔Notch1和 Jadge1单克隆抗体(1∶1 000),
湿盒中4 ℃孵育过夜;0.01 mol/L PBS洗3次后加FITC
标记的羊抗兔多克隆抗体 37 ℃孵育 30 min,0.01
mol/L PBS洗3次;滴加终质量浓度为5 mg/L的DAPI,
室温避光染色 10 min,0.01 mol/L PBS洗 3次,磷酸甘
油缓冲液封片,荧光显微镜观察并拍照。取 3张爬片,
高倍镜随机选择5个视野并计细胞总数和阳性细胞数,
计算细胞阳性率(阳性率=阳性细胞数/细胞总数)。
2.5 对 Notch和 BMP信号通路的影响
D1细胞以密度 1×105个/mL接种于 6孔培养板
中,实验分为 3组,对照组、诱导组和阻断组,细胞
处理方法同“2.1”项。37 ℃、5% CO2培养箱中培养
12~72 h,提取RNA进行Real Time-PCR检测;其中
对照组为D/F12完全培养液;诱导组D/F12完全培养
液含 100 mg/L红景天苷;阻断组D/F12完全培养液
含 10 μmol/L DAPT或 10 μmol/L Noggin。阻断组分别
或同时加入DAPT和Noggin作用细胞 30 min后,加
入 100 mg/L红景天苷作用细胞 24 h,待 80%的细胞
融合后,分别提取RNA和蛋白质进行相关实验。
2.5.1 Real Time-PCR检测 按照 Trizol试剂使用说
明提取细胞总 RNA,紫外分光光度计测定 RNA 纯
度和浓度,取 500 ng总 RNA,PrimeScriptTM RT-PCR
试剂盒合成 cDNA,反应体系 10 μL,反应条件:
37 ℃、15 min;85 ℃、5 s;采用荧光定量 PCR-7300
两步法扩增,反应体系 20 μL,PCR反应条件:95 ℃、
10 s预变性;95 ℃、5 s;60 ℃、31 s退火。相关
引物序列见表 1。分别检测上述基因 mRNA 的表达
水平;基因的相对表达采用 2−ΔΔCt公式计算[9]。
2.5.2 Western blotting检测 细胞蛋白提取方法如
下:细胞用冷(4 ℃)0.01 mol/L PBS洗 3次,每
次 2 min,加入细胞裂解液 500 μL 于冰上裂解 30
min,反复吹打使其充分裂解后,移入 1.5 mL离心
管,12 000 r/min,4 ℃离心 15 min,收集上清,利
用二辛可酸法(BCA)测定蛋白浓度。每组取 20 μg
蛋白,12% SDS-PAGE分离蛋白,运用电转移法将
蛋白质转移至 PVDF膜。5%脱脂奶粉室温封闭 2 h,
表 1 Real time-PCR反应引物序列
Table 1 Primer sequences of real time-PCR reaction
基因 引物序列 (5’→3’)
NSE F: TCTGAACGTCTGGCGAAGTACAA
R: CAGAGTGACTATGGCAGGTCAGG
MAP-2 F: CAGTTTGGCTGAAGGTAGCTGAA
R: CACATCTGTGTGAGTGTGTGTGTGGA
β-tubulin III F: GCGCCTTTGGACACCTATCA
R: TTCCGCACGACATCTAGGACTG
Notch1 F: AGAAACACGCCCAGACCTTGA
R: CAAGTCCACACTGGTGGTTACAGAA
Hes1 F: AAAGACGGCCTCTGAGCAC
R: GGTGCTTCACAGTCATTTCCA
Smad1 F: TGCTGAGGATTGTACTCGCTGTG
R: GGAATGCTGTGAGTTCCCATTTG
Smad5 F: TTGACAATCCCAGGCAGAAA
R: AGACCATGCCCAGCATATCCA
Smad8 F: GAGAACATTGGATGGACGACTTCA
R: GGACTCAAGGTCGCAGGTCAA
GAPDH F: TGTGTCCGTCGTGGATCTGA
R: TTGCTGTTGAAGTCGCAGGAG

加兔抗小鼠单克隆抗体 NSE、MAP-2、β-tubulin III、
Smad1/5/8(1∶1 000)一抗,4 ℃孵育过夜,洗膜后
分别加HRP标记的羊抗小鼠多克隆抗体(1∶5 000),
室温孵育 2 h,化学发光法(ECL)显影。应用 Image-Pro
Plus 6.0软件分析各特异性条带积分 A值。
2.6 统计学处理
采用 SPSS 16.0统计软件,单因素方差分析进行
数据统计学分析,数据以 ±x s表示,实验重复 3次。
3 结果
3.1 对MSCs增殖和形态的影响
MTT法以红景天苷分别诱导 D1细胞 12、24、
48、72 h后测定 A值,红景天苷作用 24 h时细胞的
增殖明显高于 12 h,与对照组比较差异不显著(P>
0.05);红景天苷作用 48 h和 72 h时细胞增殖与对照
组比较显著降低(P<0.05),结果见图 1。细胞免疫



与对照组比较:*P<0.05,下同
*P < 0.05 vs control group, same as below
图 1 红景天苷对MSCs增殖的影响 ( x±s, n = 3)
Fig. 1 Effect of salidroside on proliferation of MSCs ( x±s, n = 3)
A


12 h 24 h 48 h 72 h


*
*
对照
红景天苷
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0



中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2297·
荧光化学染色结果表明,对照组细胞形态多呈多角
形或菱形结构,红景天苷诱导 24 h时,43.2%的细胞
胞体增大,有长短不等的多极树突形成;诱导 72 h
时,68.4%的细胞胞体明显增大,多极树突数量显著
增加,结果见图 2。
3.2 通过抑制Notch信号通路促进MSCs向神经元细
胞定向分化
荧光免疫细胞化学染色检测显示,Notch1主要定
位于细胞胞浆,呈绿色,DAPI标记细胞核呈蓝色。对
照组Notch1的阳性表达率为 72.3%,红景天苷分别诱
导D1细胞 12、24、48、72 h后,Notch1阳性表达率
分别为 25.4%、38.6%、40.2%、42.1%,与对照组比较,
红景天苷组Notch1的阳性表达率明显降低(P<0.05),
结果见图 3 和 4。对照组 Jadge1 的阳性表达率为
69.8%,红景天苷分别诱导D1细胞 12、24、48、72 h
后,Jadge1阳性表达率分别为 40.1%、43.3%、42.7%、
40.6%,与对照组比较,红景天苷组 Jadge1的阳性表
达率明显降低(P<0.05),结果见图 3和 4。

对照 红景天苷 12 h 红景天苷 24 h 红景天苷 48 h 红景天苷 72 h
图 2 红景天苷对MSCs形态的影响 (免疫荧光化学)
Fig. 2 Effect of salidroside on morphology of MSCs (IF)

对照 红景天苷 12 h 红景天苷 24 h 红景天苷 48 h 红景天苷 72 h
图 3 红景天苷对MSCs中 Notch1和 Jadge1蛋白表达的影响 (免疫荧光化学)
Fig. 3 Effect of salidroside on expression of Notch1 and Jadge1 protein in MSCs (IF)
DAPI






β-tubulin
DAPI





Notch1






DAPI





Jadge1
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2298·



图 4 Notch1和 Jadge1的阳性表达率 ( x±s, n = 3)
Fig. 4 Positive expression rates percentage of Notch1 and
Jadgel ( x±s, n = 3)
Real-Time PCR结果表明,红景天苷诱导 D1细
胞 12~72 h后,Notch1和 Hes1 mRNA的表达水平
与对照组比较明显下调(P<0.05),结果见图 5-A;
利用特异性阻断剂 DAPT阻断 Notch 信号通路后,
NSE、MAP-2和 β-tubulin III mRNA的表达水平与阻
断前比较显著上调(P<0.05),结果见图 5-B。
Western blotting检测显示,利用特异性阻断剂
DAPT阻断 Notch信号通路后,NSE和 β-tubulin III
蛋白的表达水平与阻断前比较显著上调(P<0.05),
结果见图 5-C和图 5-D。
3.3 通过激活 BMP信号通路促进MSCs向神经元
细胞定向分化
Real-Time PCR结果表明,红景天苷诱导 D1细





与对照组比较:*P<0.05 **P<0.01;与红景天苷诱导组比较:#P<0.05
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group; #P < 0.05 vs salidroside induced group
图 5 红景天苷对 Notch信号通路的影响 ( x±s, n = 3)
Fig. 5 Effect of salidroside on Notch signal pathway ( x±s, n = 3)
胞 12、48、72 h时 Smad1 mRNA的表达水平与对
照组比较上调(P<0.05);12 h时 Smad5和 Smad8
mRNA的表达水平达到峰值,与对照组比较差异显
著(P<0.01),结果见图 6-A。
Western blotting 检测显示,红景天苷诱导 D1
细胞 12~72 h时,Smad1/5/8蛋白在 12 h和 24 h
时的表达水平与对照组比较明显上调(P<0.05),
与诱导 48 h和 72 h时比较也显著上调(P<0.05),
结果见图 6-B。
3.4 通过激活 BMP信号通路抑制Notch信号通路
促进MSCs向神经元细胞定向分化
Real-Time PCR检测表明,Noggin阻断 BMP信
号通路后 NSE、MAP-2和 β-tubulin III mRNA的表
达水平与红景天苷诱导组比较显著下调(P<0.05、
0.01);同时阻断 BMP 和 Notch 信号通路后,NSE
和β-tubulin III mRNA的表达水平与红景天苷诱导组
比较显著下调(P<0.05、0.01),相反MAP-2 mRNA
则上调;与单独阻断 BMP 信号通路组比较 MAP-2
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0








/%

对照 12 h 24 h 48 h 72 h
红景天苷

*
* *
*
* * * *
Notch1
Jadge1
NSE
β-tubulin III

Notch1
Hes1
NSE
MAP-2
β-tubulin III
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0



2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0



6
5
4
3
2
1
0



NSE

β-tubulin III

β-actin
对照 12 h 24 h 48 h 72 h
红景天苷


对照 红景天苷 红景天苷+DAPT


对照 红景天苷 红景天苷+DAPT


对照 红景天苷 红景天苷+DAPT










m
RN
A





m
RN
A





**
*
*
*
*
*
*
*
* * *
* *
*#
*#
**
#
#
C
D
B A
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2299·
和 β-tubulin III mRNA 的表达水平显著上调(P<
0.05),结果见图 7-A。
Western blotting 检测显示,Noggin 阻断 BMP
信号通路后 NSE和 β-tubulin III蛋白的表达水平与
红景天苷诱导组比较显著下调(P<0.05);同时阻
断 BMP和 Notch信号通路后,NSE和 β-tubulin III
蛋白的表达水平与红景天苷诱导组比较显著上调
(P<0.01),与单独阻断 BMP信号通路组比较 NSE
和 β-tubulin III 蛋白的表达水平显著上调(P<
0.05),结果见图 7-B。




与对照组比较:*P<0.05 **P<0.01;与红景天苷 48或 72 h比较:△P<0.05
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group; △P < 0.05 vs salidroside induced 48 h or 72 h group
图 6 红景天苷对 D1细胞 Smad1/5/8 mRNA和蛋白表达的影响 ( x±s, n = 3)
Fig. 6 Effect of salidroside on Smad1/5/8 mRNA and protein expression in D1 cells ( x±s, n = 3)



与对照组比较:*P<0.05 **P<0.01;与红景天苷诱导组比较:#P<0.05 ##P<0.01;与红景天苷+DAPT+Noggin组比较:▲P<0.05
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group; #P < 0.05 ##P < 0.01 vs salidroside-induced group; ▲P < 0.05 vs salidroside + DAPT + Noggin group
图 7 阻断 Notch和 BMP信号通路后红景天苷对 NSE、MAP-2、β-tubulin III mRNA和 NSE、β-tubulin III蛋白表达的
影响 ( x±s, n = 3)
Fig. 7 Effect of salidroside on expression of NSE, MAP2, β-tubulin III mRNA and NSE, β-tubulin III protein when blocking
Notch signal and BMP pathways ( x±s, n = 3)
4 讨论
红景天苷有抑制细胞Ca2+超载、抗凋亡、抗自由
基、营养神经细胞、促进神经干细胞向神经元方向分
化的能力[10],Notch信号通路普遍存在于各种动物机
体中,对组织和器官的发生、特别是新陈代谢自我更
新以及细胞分化等多种生命过程起重要的作用[11]。
Notch 信号通路调控干细胞的自我更新和多种分化潜
能。Notch 信号通路是一个没有胞内第二信使的简单
的信号转导过程,γ-分泌酶作用于 Notch信号通路,
通过信号级联机制传递到细胞内侧启动下游基因的
转录[12-13],抑制Notch信号通路则促进MSCs向神经
元轴突的方向延伸,激活Notch信号通路则促进细胞
的增殖,并减少细胞的分化[14]。基于Notch信号通路
在MSCs分化中的作用,本实验研究了红景天苷诱导
对照
红景天苷12 h
红景天苷24 h
红景天苷48 h
红景天苷72 h
NSE
β-tubulin Ⅲ
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0



10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0



Smad1 Smad5 Smad8


对照 12 h 24 h 48 h 72 h
红景天苷

6
5
4
3
2
1
0



NSE
MAP-2
β-tubulin Ⅲ

2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0



对照 12 h 24 h 48 h 72 h
红景天苷

对照 红景天苷 红景天苷+Noggin 红景天苷+
DAPT+Noggin
红景天苷 红景天苷+DAPT+Noggin 红景天苷+Noggin








m
RN
A




红景天苷 红景天苷+DAPT+Noggin 红景天苷+Noggin
Sm
ad
1/
5/
8








m
RN
A





Smad1/5/8
β-actin
NSE
β-tubulin Ⅲ
β-actin
**∆ **∆
* *
** **
A B
A B
**
* *
*
*
# ##▲
#▲
#
#
##▲
#▲
* * *
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 47卷 第 13期 2016年 7月

·2300·
MSCs 向神经元细胞定向分化中对 Notch 信号通路的
影响,结果显示红景天苷能抑制 Notch信号通路中关
键信号分子Notch1、Jadge1和Hes1的表达;利用Notch
信号通路特异性阻断剂DAPT阻断该信号通路时,能
明显抑制神经元细胞标志分子 NSE、MAP-2 和
β-tubulin III的表达,该结果提示,红景天苷通过抑制
Notch信号通路促进MSCs向神经元细胞定向分化。
BMP是一种具有多功能的转化生长因子,在细
胞的生命活动过程中发挥着重要的调节作用。BMP
配体与 BMP 受体特异性识别并结合可能激活下游
基因 Smad[14-15]。本实验结果显示,红景天苷能明
显上调 BMP 信号通路中关键调节蛋白 Smad5 和
Smad8的表达水平,Smad5和 Smad8表达水平的上
调主要发生在红景天苷诱导的早期;利用 BMP 信
号通路的特异性阻断剂Noggin阻断该信号通路后,
明显抑制了红景天苷促进MSCs神经元细胞的标志
分子 NSE、MAP-2和 β-tubulin III的表达,该结果
提示红景天苷通过激活 BMP 信号通路促进 MSCs
向神经元细胞定向分化。研究还发现同时阻断
Notch和 BMP信号通路后,MAP-2和 β-tubulin III
的表达水平比单独阻断 BMP 信号通路显著上调,
究其原因可能是由于红景天苷诱导MSCs向神经元
细胞定向分化过程中,红景天苷主要通过抑制
Notch 信号通路实现其诱导的生物学效应,同时红
景天苷能激活 BMP 信号通路影响 MSCs 向神经元
细胞定向分化,然而阻断 Notch 和 BMP 信号通路
后神经元细胞标志分子 NSE、MAP-2 和 β-tubulin
Ⅲ的表达并没有被完全抑制,表明红景天苷的诱导
效应是通过多途径影响MSCs的定向分化。
前期研究结果证实,红景天苷诱导MSCs向神
经元细胞定向分化过程中,Wnt/β-cantinin 和
ERK1/2 信号通路也参与此过程[16-17],这些研究结
果进一步证明了红景天苷的诱导效应与多种信号
途径有关。
参考文献
[1] 冉建华, 孙善全, 汪克建, 等. 红景天苷对大鼠缺血性
脑水肿的影响 [J]. 中草药, 2008, 39(8): 1200-1204.
[2] 张明发, 沈雅琴. 红景天苷抗痴呆药理作用研究进展
[J]. 药物评价研究, 2015, 38(6): 675-681.
[3] Qu Z Q, Zhou Y, Zeng Y S, et al. Protective effects of a
rhodiola crenulata extract andsalidroside on hippocampal
neurogenesis against streptozotocin-induced neural injury
in the rat [J]. PLoS One, 2012, 7(1): e29641.
[4] Choe K I, Kwon J H, Park K H, et al. The antioxidant and
anti-inflammatory effects of phenolic compounds isolated
from the root of Rhodiola sachalinensis A. BOR. [J].
Molecules, 2012, 17(10): 11484-11494.
[5] Chen Q G, Zeng Y S, Qu Z Q, et al. The effects of
Rhodiola rosea extract on 5-HT level, cell proliferation
and quantity of neurons at cerebral hippocampus of
depressive rats [J]. Phytomedicine, 2009, 16(9): 830-838.
[6] 张 明 , 赵红斌 , 荔志云 , 等 . 红景天苷对大鼠
BMSCs 向胆碱能神经细胞分化的影响 [J]. 中国修复
重建外科杂志, 2012, 26(2): 158-165.
[7] 陈亚男, 刘 辉, 赵红斌, 等. 红景天苷诱导骨髓间充
质干细胞向神经细胞定向分化的机制研究 [J]. 药学
学报, 2013, 48(8): 1247-1252.
[8] Zhao H B, Ma H, Ha X Q, et al. Salidroside induces rat
mesenchymal stem cells to differentiate into
dopaminergic neurons [J]. Cell Biol Int, 2014, 38(4):
462-471.
[9] Livak K J, Schmittgen T D. Analysis of relative gene
expression data using real-time quantitative PCR and the
2−ΔΔCt method [J]. Methods, 2001, 25(4): 402-408.
[10] 和 梅, 张 瑶, 李 莹, 等. BDNF 和红景天甙对体
外神经干细胞向 GABA 能神经元分化的研究 [J]. 黑
龙江医药科学, 2009, 32(4): 80-82.
[11] Mead T J, Yutzey K E. Notch pathway regulation of
neural crest cell development in vivo [J]. Dev Dyn, 2012,
241(2): 376-389.
[12] Wang S, Kan Q, Sun Y, et al. Caveolin-1 regulates neural
differentiation of rat bone mesenchymal stem cells into
neurons by modulating Notch signaling [J]. Int J Dev
Neurosci, 2013, 31(1): 30-35.
[13] Greenberg D A, Jin K. Turning neurogenesis up a Notch
[J]. Nat Med, 2006, 12(8): 884-885.
[14] Artavanis-Tsakonas S, Rand M D, Lake R J. Notch
signaling: cell fate control and signal integration in
development [J]. Science, 1999, 284(5415): 770-776.
[15] Sieber C, Kopf J, Hiepen C, et al. Recent advances in
BMP receptor signaling [J]. Cytokine Growth Factor Rev,
2009, 20(5/6): 343-355.
[16] Zhang J W, Li L H. BMP signaling and stem cell
regulation [J]. Dev Biol, 2005, 284(1): 1-11.
[17] 朱晓娟 , 耿排力 , 赵红斌 , 等 . 红景天苷通过
Wnt/β-catenin 信号通路影响小鼠骨髓间充质干细胞向
神经元细胞定向分化 [J]. 激光生物学报, 2012, 21(6):
510-516.