组织工程神经元中继器促进比格犬全横断脊髓损伤后运动功能恢复

发布人:李玲 发布日期:2018-08-17

       脊髓是沟通大脑与肢体的桥梁,脊髓损伤使得大脑与肢体失去联系,从而造成严重的神经功能障碍。澳门皇冠赌场曾园山教授团队在前期研究中,提出“组织工程神经元中继器治疗脊髓损伤”的理论,即在三维支架材料中构建干细胞来源的神经网络,再将此组织工程支架移植到全横断脊髓损伤区,以补充缺损的神经组织。移植的神经网络支架能传导神经信号,接驳中断的传导通路,重建大脑与肢体联系,从而起到神经信号“中继器”的作用。

       经过近十年的潜心研究,该团队利用小动物模型,逐步筛选出适合脊髓损伤修复的种子细胞类型、细胞因子种类以及生物支架材料类型等,形成具有完全自主知识产权的组织工程神经网络产品,并在小动物模型中初步证实组织工程神经元中继器具有治疗脊髓损伤的应用前景。

        近日,曾园山团队在前期研究的基础上,在大动物犬的全横断脊髓损伤模型中进行了验证。团队采用前期组织工程方法构建神经网络支架的方法,综合运用神经营养素-3及其受体TrkC,通过与施万细胞 (SchwannCells, SCs) 共培养,在三维明胶海绵支架材料上诱导骨髓间充质干细胞 (bone marrow mesenchymal stem cells, MSCs) 转分化为神经元样细胞。在体外经过14天培养,此神经元样细胞具备神经元电活动特征,电镜显示彼此间形成大量的突触样连接。细胞与其丰富的细胞外基质以及明胶支架一起,共同形成可供移植的神经网络组织。

       之后,该团队选用长达4毫米脊髓组织缺损的比格犬全横断脊髓损伤模型进行组织工程神经网络组织移植。结果表明,从移植后4个月开始,比格犬逐渐恢复后肢运动功能。脊髓损伤6个半月后,与对照组相比,移植神经网络组织的比格犬的瘫痪后肢运动功能明显增强,部分犬的后肢能持续地支撑体重步行。此外,在水里微重力情况下,移植神经网络组织的比格犬有约1/5的时间呈现前、后肢的协调运动步态。与临床上大多病例类似,对照组的动物瘫痪肢体没有恢复或仅有轻微的运动功能恢复。

       为了探索移植的神经网络组织修复大动物脊髓损伤的机制,团队采用生物素化葡聚糖胺顺行示踪、免疫组织化学以及免疫电镜探索功能修复的潜在神经解剖学机制。结果显示,移植的神经元样细胞能存活长达6个半月,并且通过突触样连接与宿主神经环路进行整合,其中包括支配自主运动的皮质脊髓束、脑干下行的5-羟色胺阳性神经纤维以及脊髓固有神经纤维等。更重要的是,该团队通过电生理学证实,皮质脊髓束与移植细胞之间的整合是具有传导功能的整合。这些结果表明,组织工程神经网络组织移植能在脑和尾端脊髓间发挥“神经元中继器”的作用,从而促进全横断脊髓损伤的比格犬的承重运动和协调运动,具有重要临床应用价值。

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       该成果于近日在线发表于Biomaterials杂志,此项研究不仅对神经网络组织的潜在临床应用提供新思路,而且为大动物脊髓损伤模型在脊髓损伤后的神经病学和神经病理学变化的认识提供了更坚实的理论基础,也为脊髓损伤病人恢复基本的运动功能带来新的治疗希望。

      原文链接    https://mp.weixin.qq.com/s/F8uvNohJoqRyvXDiIGhYzw