含丝素蛋白的取向纳米纤维神经导管修复周围神经缺损的机制研究

周围神经缺损的修复是临床上尚未解决的难题，利用生物可降解材料制备的神经导管为其提供了新的修复方法。纳米纤维能够模拟天然细胞外基质结构，因而近年来被广泛用于制备组织工程支架。研究表明，纳米纤维的材料及形貌结构对神经细胞的生理行为有重要影响，但对其影响神经再生的规律和机制尚不清楚。本研究在前期工作的基础上，以丝素蛋白(SF)与左旋乳酸与己内酯共聚物(P(LLA-CL)的不同比例以及纳米纤维的取向性为变量，利用静电纺丝技术制备不同材料成分和形貌结构的纳米纤维神经导管，通过研究雪旺细胞粘着斑的形态，观察细胞骨架结构，检测相关基因和蛋白分泌的变化，探讨神经导管的材料组成和形貌结构对雪旺细胞作用的规律与机制；通过评估不同神经导管修复大鼠坐骨神经缺损的效果，探讨材料的组成和结构在体内不同时期对再生神经的影响，从而阐明纳米纤维神经导管修复周围神经损伤的规律和机制，为临床修复神经缺损提供重要实验数据。

周围神经缺损的修复是临床上尚未解决的难题，利用生物可降解材料制备的神经导管为其提供了新的修复方法。研究表明，纳米纤维的材料及形貌结构对神经细胞的生理行为有重要影响，但对其影响神经再生的规律和机制尚不清楚。本研究通过构建不同材料成分和形貌结构的纳米纤维神经导管，通过体内外研究探讨神经导管的材料组成和形貌结构对神经再生的规律与机制。Collagen/PLGA系列的研究结果显示，在无规纳米支架上，雪旺细胞呈多边的扩散形貌，细胞的粘附和迁移无方向性；在取向支架上，雪旺细胞能沿着纤维取向方向生长和迁移，细胞骨架蛋白分布与纤维排列方向平行，表现出良好的体内外组织相容性；利用无缝的取向或无规神经导管修复大鼠坐骨神经缺损，术后行走足印分析、腓肠肌萎缩率、电生理检测、组织形态学检测、透射电镜检测以及免疫荧光图像分析显示，取向神经导管修复大鼠坐骨神经缺损的效果明显优于无规组，并与自体神经组无统计学差别。SF/P(LLA-CL)系列的研究结果显示，雪旺细胞在取向纳米纤维上沿着纤维轴向生长和拉长，而在无规纤维上则呈多边形、 杂乱性的扩散形貌；在取向纳米纤维上培养的SCs的成熟度显著优于在无规纳米纤维上培养的雪旺细胞，而且其TGF-β1及NGF等细胞因子的表达水平也相应显著下调(P<0.001)；动物实验显示，WIR、自嗜评分及疼痛相关蛋白的表达水平等各项指标以无套管组为最高，无规组次之, 取向组最低(P<0.01)；进一步研究表明,取向 组中再生神经纤维及雪旺细胞与无套管组相比更加成熟，NGF等细胞因子的分泌水平也大幅下调，腰4背根神经节中RhoA基因的表达水平也显著高于无套管组，而α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达水平却显著低于无套管组(P<0.001)。上述研究表明，复合Collagen或SF的取向纳米神经导管可引导再生神经纤维的轴向延伸，促进新生纤维的成熟，能够诱导并促进神经再生，提高坐骨神经再生的质量；此外，取向的纳米纤维支架可能诱发了阻止神经瘤增长的 “再生终止”信号，并抑制了α-SMA(可自发收缩) 及NGF(可作为一种疼痛介质)的表达，从而抑制了神经瘤的形成及疼痛的发生。本项目的研究为神经导管的开发与应用及创伤性痛性神经瘤的治疗提供了重要实验数据。