用水凝胶微载体携带神经干细胞移植联合BDNF纳米粒治疗马尾神经损伤大鼠模型的实验研究

Cauda equina syndrome (CES) is a severe complication of lumbar spinal disorders and also a serious neurologic condition in which there is acute loss of function of the lumbar plexus. Currently, there is no effective treatment for CES in clinic. In previous study, we found that damage of the nerve roots of the cauda equina is often accompanied by demyelination, which in turn might accelerate the axonal degeneration. And by intrathecal transplantation we haved injected the neural stem cells into the subarachnoid space of lumbar spinal canal stenosis rat model. In this study, we will firstly build with poly N - isopropyl acryl amide (PNIPA) as the matrix of the three-dimensional porous hydrogel carrier. Then, we expect that the neural stem cells will locate in lesions by the hydrogel carrier combined with intrathecal nano-release of BDNF. This may raises the possibility of promoting remyelination as a therapeutic approach for CES. We will examine the remyelination of cauda equina and the survival of DRG by means of western blot, immunohistochemistry, LFB staining and electromicroscopy. Behavioral test such as von Frey hairs test will be introduced to examine the final functional recovery. This study may shed light on a novel strategy for clinic treatment of CES.

马尾神经综合征是由各种原因导致马尾神经损伤而出现的以鞍区感觉障碍、括约肌功能障碍等为主要表现的常见疾病，至今仍缺乏有效的临床治疗。在我们先前的研究中发现：马尾神经损伤往往伴有神经根脱髓鞘的病理改变，而脱髓鞘会加速神经轴突的退行性变，并且我们通过鞘内移植成功将神经干细胞注射到马尾神经损伤模型大鼠的蛛网膜下腔。本课题拟在此基础上利用组织工程学方法结合神经干细胞技术修复马尾神经损伤。构建以聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPA)为基质的三维多孔水凝胶载体,针对马尾神经损伤后微环境变化对其进行改良，联合纳米缓释给予BDNF，以期达到神经干细胞定位于损伤处促进马尾神经轴突的再生和再髓鞘化。运用免疫组化，免疫印迹，LFB染色和电镜观察等方法，观察其是否对马尾神经的再髓鞘化及相应DRG神经元的存活具有促进作用，同时利用行为学方法观察其对神经功能是否有改善作用，为马尾神经综合征的临床治疗提供新的分子靶点。

马尾神经损伤导致的以鞍区感觉障碍、括约肌功能障碍等为主要表现的常见疾病，至今仍缺乏有效的临床治疗。在我们先前的研究中通过鞘内移植成功将神经干细胞注射到马尾神经损伤模型大鼠的蛛网膜下腔。本课题拟在此基础上利用三维多孔水凝胶为载体携带神经干细胞联合BDNF纳米粒进行鞘内移植，以期达到神经干细胞定位于损伤处并促进马尾神经轴突的再生和再髓鞘化。为马尾神经综合征的临床治疗提供新的分子靶点。本项目研究内容包括：1、三维多孔水凝胶载体和BDNF缓释纳米微粒的制备。2、研究BDNF缓释纳米微粒对神经干细胞成髓鞘作用的影响。3、体内实验进一步明确水凝胶微载体携带神经干细胞移植联BDNF纳米粒对马尾神经功能恢复的促进作用。. 本次研究发现，源自新生大鼠背根神经节的干细胞可以在体外3D细胞培养水凝胶中存活、增殖，并绝大部分分化为少突胶质细胞。我们进一步发现，经水凝胶携带DRG-NSCs联合BDNF纳米粒鞘内移植后可以在体内脑脊液中存活，并可以分化为少突胶质细胞、星形胶质细胞和神经元。经过半个月，大鼠的马尾神经髓鞘得到部分修复。经过一个月，大鼠的神经功能得到部分恢复。这表明利用水凝胶作为微载体进行神经干细胞鞘内移植是可行的，水凝胶对于移植的干细胞来说是一个合适的微环境，并能将神经干细胞固定于受损的马尾神经周围。. 尽管有些以前的研究表明移植入大脑和脊髓的干细胞可以在组织内存活、分化，并使神经功能得到一定的恢复，但是关于神经干细胞移植入脑脊液中修复马尾神经的研究非常少。由于神经组织结构的不同，我们无法将干细胞移植入马尾神经内部。本次实验成功地为这一难题提供了可行的解决方案。马尾神经患者面临终身神经功能障碍、生活质量低下、劳动力丧失等问题将有望得到解决，社会的医疗成本将因此而降低，家庭的负担将因此而减少，具有重要的科学和社会前景。