神经干细胞代谢参数的测定及其模型研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要神经干细胞自被发现以来，就因其对神经系统的修复能力而受到广大学者的关注，但其大规模扩增一直受到神经干细胞特殊的体外生长方式一神经球结构的制约。为了深入了解神经球内球心处出现死核的原因，本文将实验数据与传质代谢方程相结合，计算神经球内各种代谢物质的浓度分布，进而分析导致球心处细胞坏死的关键因素。在实验中，首先从E14小鼠胚胎海马脑组织中获得细胞，体外无血清悬浮培养，利用诱导分化和免疫荧光进行鉴定。同时，对单个神经干细胞以及神经干细胞球进行代谢参数的测定，其中代谢物包括葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺以及氨。在神经球的测定

2、过程中还一并追踪了神经球直径的变化趋势及细胞的生长曲线，进而利用传质代谢方程对实验中的数据进行建模计算。实验结果显示，所培养的细胞具备神经干细胞的特征，符合神经干细胞的定义；而对其代谢的洳定则显示出单个神经干细胞的代谢速率随着葡萄糖浓度的降低而减小，当葡萄糖浓度低于6．444mmol／L时，显现出显著性差异；神经球在108小时的培养过程中，当培养基中葡萄糖和谷氨酰胺浓度分别降至36．11mmol／L和1．33mmol／L、平均半径达到50um左右时，球心处细胞生长开始受到抑制。当神经球平均半径为50-75I．tm、培养基中葡萄糖浓度为3

3、1．11mmoI／L、谷氨酰胺浓度为1．15mmoI／L时，神经球内部细胞死亡数开始大于增殖数。最后，对半径为50、55、60、65以及75um的神经球进行代谢物浓度分布的计算，计算结果表明当神经球的半径超过55“m时，神经球球心处由于溶解氧的浓度限制而出现细胞死亡，并且死核一旦形成就会对健康细胞产生信号影响，导致神经球内其它健康细胞的快速死亡。因此，本文确定培养基内的溶解氧不足是制约神经球持续生长的关键性因素。关键词：神经干细胞；神经球；代谢；传质；模型计算大连理工大学硕士学位论文Studyofmetabolismparameters

4、andmodelingofNSCsAbstractMoreandmoreattentionhasbeenpaidonneuralstemcellsmSCs)sincetheirmagicpotentialinneurologlcrepairWasfound．AsubstantialamountofNSCswillberequiredforcelltransplantation．Andhi吐expansionratesofNSCsinculturearethuscmcialfortheclinicapplication．However,t

5、hisdemandhasnotbeensatisfiedbecauseoftheNSCs’specialgrowthmode---neurosphereinsidewhichanecroticcoremayappearwhenthesizeofitreachesacertaincriticalvalue．Therefore．theaimofthisstudyistoanalyzethepossiblereasonswhichleadtothenecroticcoreinsidetheneurosphere．Intheexperiment

6、,NSCswereseparatedfromthehippocampusofE14mice，andculturedin翻奠um．freemedium．ThedifferentiationpotentialandtheabilityofproliferationofNSCswereidentifiedbyfluorescentdyeandimmunofluorescence．Inordertoesmblishthemasstransferandmetabolismmodeltoealculatethedifferentconcentrat

7、iondistributionsindifferentdiameters’neurospheres，variousmetabolicparametersofbothsingleNSCandneurosphereweredetermined．Meanwhile，duringtheneurosphereculture，thediametersofneurospheresand也egrowtheBrvewerealSOdetermined．Theresultsshowedthattheculturedcellshavethecharacter

8、istiCSofNSCsandsatisfyitsdef'mition．nlemetabolicrateofsingleNSCdeclinedwiththedecreaseofglucoseconcentr