“神经营养因子——细胞电控释放系统”在神经损伤中的应用及其分子机制研究

神经营养因子对神经损伤后的再生和改建具有重要意义。但神经营养因子半衰期短，不能与神经轴索再生需要的长时间相匹配。因此，寻找能够持续释放神经营养因子的适宜方法具有重要的理论和应用价值。本课题组前期实验发现，电刺激可显著提高雪旺细胞合成及分泌神经营养因子的能力。在此基础上，本项目拟建立能够持续释放多种神经营养因子的"神经营养因子- - 细胞电控释放系统（Electrically Controlled Neurotrophin Release System；ECNRS）"，应用蛋白印记、RT-PCR等技术确定ECNRS的有效电刺激参数，从细胞内钙变化、细胞骨架重排、细胞膜极化状态改变以及相关蛋白的差异表达等方面进一步探讨ECNRS的分子机制，并进行体内实验验证ECNRS在体内合成及分泌神经营养因子的效能，为其在神经损伤治疗中的应用提实验依据，为神经损伤的治疗提供新的研究思路。

长节段周围神经缺损是目前临床的治疗难题之一。神经营养因子对神经损伤后的再生和改建具有重要意义。但神经营养因子半衰期短，不能与神经轴索再生需要的长时间相匹配。因此，本项目首先构建具有可降解性能导电生物材料，该导电材料PPy/chitosan具有良好的细胞相容性，可支持细胞粘附、伸展和增殖。在导电材料上接种雪旺细胞后给予电刺激，高强度的电刺激可致雪旺细胞凋亡增加，而适宜的电刺激可促进雪旺细胞增殖及粘附；此外，适宜的电刺激可促进雪旺细胞合成及分泌NGF及BDNF。钙成像结果表明：电刺激可开放细胞膜T型电压门控钙离子通道，同时活化细胞内IP3敏感性钙库及Ryanodine敏感性钙库，升高细胞内钙浓度，刺激雪旺细胞分泌NGF。基于以上发现，我们构建了"神经营养因子- - 细胞电控释放系统"，并应用该系统重建神经缺损局部电学微环境，并在大鼠15 mm神经缺损中验证该系统的效能，研究发现，"神经营养因子- - 细胞电控释放系统"可显著提高神经缺损局部再生神经纤维的面积、直径、数目及髓鞘化程度；神经电生理检测、行为学分析显示：经"神经营养因子- - 细胞电控释放系统"修复后动物的运动功能恢复情况显著提高。此外，经该系统修复后，神经缺损局部的S-100、BDNF、P0及 Par-3的表达水平显著上调，说明该系统通过上调神经营养因子BDNF，促进雪旺细胞成髓鞘化促进神经再生。本研究在发现电刺激可有效激活雪旺细胞的基础上，构建了"神经营养因子- - 细胞电控释放系统"，同时证明了该系统促进神经再生的能力，为其在神经损伤治疗中的应用提实验依据，为神经损伤的治疗提供新的研究思路。