人胚胎干细胞源神经前体细胞的微粒体对大鼠坐骨神经损伤再生修复作用及机制

Microparticles-membranous secreted vesicles are the sub-cellular structure of the cell. They have the diameter of 100-1000nm .Neural precursor cells can promote axonal regeneration and myelin formation, so the research of the microparticles which released from human embryonic stem cell-derived neural precursor cells (hesNPC-microparticles) is of great significance for peripheral nerve injury. Collecting and analysing the microparticles released from hesNPC-microparticles. Animal model (SD rat) of sciatic nerve injury is established with nerve defect of 10mm. To detect the sciatic nerve function index, the electromyography, weight ratio of the gastrocnemius muscle, nerve fibers, immunohistochemical analysis, capillary network and other indicators, we can evaluate the effect of the microparticles which released from embryonic stem cell-derived neural precursor cells in sciatic nerve repair from morphology and function, seek for the critical targets and molecular pathways by which hesNPC-microparticles perform their repair therapeutic effects,This project will provide an experimental basis for.a new clinical tissue engineering material, with a social application prospect and great economic value.

微粒体（microparticles）是（100-1000）nm细胞膜分泌体，是细胞的亚细胞结构，神经前体细胞(NPC)可促进轴突再生和髓鞘形成，研究人胚胎干细胞源神经前体细胞的微粒体(hesNPC-microparticles)治疗周围神经损伤具有重要意义。收集、分析hesNPC- microparticles。建立SD大鼠坐骨神经缺损10mm模型。通过对坐骨神经功能指数、肌电图、腓肠肌湿重、神经纤维、免疫组化、毛细血管网等指标检测，从形态结构及功能方面评价hesNPC-microparticles对坐骨神经损伤再生修复作用,寻找hesNPC-microparticles对坐骨神经损伤修复的关键靶点及分子通路。为hesNPC- microparticles成为一种新的临床组织工程材料提供实验基础，具有巨大社会应用前景和经济价值。

神经细胞在发育成熟后无法自行分裂、复制，一旦出现损伤，如果不及时救治很可能造成损伤扩大甚至会失去肌肉运动、感觉功能，从而导致永久残疾瘫痪。课题的目的是研究人胚胎干细胞源神经干细胞和其分化细胞微囊泡及条件培养液对大鼠坐骨神经损伤再生修复作用。建立了人胚胎干细胞（hESCs）分化为神经干细胞、雪旺样细胞方法；分离、鉴定细胞分泌的微囊泡；构建大鼠坐骨神经截断和压榨损伤模型；体内外研究神经干细胞、雪旺样细胞微囊泡及条件培养液对细胞和大鼠坐骨神经损伤修复作用及机制。研究结果：hESCs源神经干细胞，胞质内表达Nestin、β-Tubulin Ⅲ，但膜表面不表达；神经干细胞经过贴壁-球转化后，干性增强；人胚胎干细胞源雪旺样细胞（hSC-like cells），表达S100、GFAP、HNK-1；人胚胎干细胞源神经干细胞微囊泡（hESC-NSC-MVs）内富含HSP-70蛋白，上调磷酸化AKT表达水平，抑制心肌细胞凋亡，促进心肌细胞自噬；hESC-NSC-MVs促进坐骨神经截断轴突再生，恢复坐骨神经功能；神经干细胞条件培养液（NSC-CM）体内外抑制巨噬细胞TNF-α、IL-1β表达，通过激活Sirt-1抑制 HIF-1α和NF-κB的磷酸化来抑制炎症，NSC-CM促进轴突再生及髓鞘化形成，促进坐骨神经损伤修复；人胚胎干细胞源雪旺样细胞微囊泡（hSC-like cell MVs）可被N2a吞噬，促进GAP43表达，hSC-like cell MVs通过PTEN/PI3K/Akt信号通路促进N2a、PC12细胞轴突生长，体外促进背根神经节神经元轴突生长，大鼠坐骨神经截断损伤6周，hSC-like cell MVs促进受损侧后肢功能恢复和轴突再生；人胚胎干细胞源雪旺样细胞条件培养液（SC-like cell CM）促进内皮细胞增殖、迁移和管形成，SC-like cell CM改善坐骨神经损伤后的腓肠肌萎缩和运动功能，通过PI3K/Akt/mTOR信号通路促进坐骨神经血管修复和髓鞘形成。研究结论：神经球可以源源不断提供神经干细胞，并保持干性，人胚胎干细胞源神经干细胞和雪旺样细胞的微囊泡及条件培养液对损伤的细胞、组织，特别是神经组织，具有修复作用。该课题研究将为细胞、组织损伤修复提供新的潜在临床生物治疗材料，具有社会应用前景和经济价值。