促神经干细胞增殖迁移分化的新型组织工程材料修复脊髓损伤

脊髓损伤后难以自身修复的主要因素：一是内源性神经干细胞增殖数量和向损伤区迁移、向神经元和少突胶质细胞分化有限；二是损伤局部周围组织塌陷，对细胞形成挤压，使得细胞形成杂乱的凹块，新形成的轴突无法伸展与周围组织形成突触联系。我们研究发现糖原合酶激酶3β抑制剂SB216763在体外可促进神经干细胞增殖，向神经元和少突胶质细胞分化；还发现胶质瘤细胞吸引神经干细胞迁移的特性与其细胞外基质密切相关。而且多通道生物支架能为种子细胞的生长提供适宜的环境和限定的空间，减少胶质瘢痕形成，并为神经再生提供连续的路径，引导轴突定向伸展。因此，本项目拟提取胶质瘤细胞的细胞外基质，制备壳聚糖多通道支架；支架吸附胶质瘤细胞的细胞外基质及SB216763，制成具有促进神经干细胞增殖、迁移、并向神经元和少突胶质细胞分化作用的新型组织工程支架；再将支架植入大鼠胸髓半切伤局部，通过组织学和行为学观察治疗脊髓损伤的效果。

脊髓损伤是一种可以致残的严重损伤，给患者家庭及社会带来沉重负担。脊髓损伤后难以自身修复的主要因素：一是内源性神经干细胞增殖数量和向损伤区迁移、向神经元和少突胶质细胞分化有限；二是损伤局部周围组织塌陷，对细胞形成挤压，使得细胞形成杂乱的凹块，新形成的轴突无法伸展与周围组织形成突触联系。研究发现糖原合酶激酶3β抑制剂SB216763在体外可促进神经干细胞增殖，向神经元和少突胶质细胞分化；还发现胶质瘤细胞吸引神经干细胞迁移的特性与其细胞外基质密切相关；而且多通道生物支架能为种子细胞的生长提供适宜的环境和限定的空间，减少胶质瘢痕形成，并为神经再生提供连续的路径，引导轴突定向伸展。因此，本项目提取胶质瘤细胞胞外基质，制备壳聚糖多通道支架；支架吸附胶质瘤细胞胞外基质及SB216763，制成具有促进神经干细胞迁移、并向神经元和少突胶质细胞分化作用的新型组织工程支架。再将支架植入大鼠胸髓半切伤局部，通过组织学和行为学观察治疗脊髓损伤的效果。方法和结果如下：首先，体外研究了C6胶质瘤细胞上清、胞外基质和SB216763对神经干细胞的促迁移和分化作用，结果表明C6胶质瘤上清、胞外基质均可促进神经干细胞的迁移，而SB216763可以显著的促进神经干细胞的分化。体内验证了裸鼠C6胶质瘤细胞移植瘤、胞外基质和上清均可以吸引腹腔注射的神经干细胞至肿瘤和注射胞外基质和上清的部位，其中胞外基质吸引神经干细胞作用最强。同时，也证实提取的胶质瘤细胞外基质和上清体内无致瘤作用。然后，体外研究了壳聚糖支架分别结合胶质瘤细胞外基质、SB216763以及前述两种物质结合壳聚糖支架对神经干细胞的促迁移和分化作用，结果表明，壳聚糖支架结合胞外基质及SB216763的联合作用最佳，可以显著的促进神经干细胞分化。体内研究也表明壳聚糖支架和胞外基质及SB216763的联合作用可以显著的促进神经干细胞向神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞方向分化，还可以促进大脑皮层中的神经干细胞向脊髓损伤部位迁移。移植吸附有胶质瘤胞外基质及SB216763的壳聚糖支架脊髓损伤大鼠的脊髓功能恢复在行为学、电生理和组织学观察均好于其他组。另外，对C6胶质瘤细胞上清是否对损伤的神经元具有保护作用进行了研究，结果显示C6胶质瘤细胞上清可以保护谷氨酸损伤神经元免于凋亡，且可能机制是通过对Bax及Bcl-2的表达调控实现的。