论文部分内容阅读
本研究旨在探讨联合应用督脉电针(EA)与TrkC基因修饰骨髓间充质干细胞(TrkC—MSCs)移植治疗全横断脊髓损伤的大鼠,能否促进移植细胞的存活和分化,轴突的再生和功能的恢复。并分析其中可能的作用机制,为临床上治疗急性脊髓损伤提供新的治疗策略和实验依据。本研究分为以下三部分:
第一部分:联合应用督脉电针与MSCs移植治疗全横断脊髓损伤的研究
目的:本研究探讨督脉电针(EA)与骨髓间充质干细胞(MSCs)移植联合应用能否促进移植的MSCs更好的存活和分化,并促进受损的轴突再生以及全横断脊髓功能的恢复。
方法:从乳鼠股骨和胫骨分离出MSCs,在体外培养扩增和传代。SD大鼠随机分为5组,假手术组,损伤对照组,单纯督脉电针(EA)组,MSCs移植(MSCs)组及督脉电针和MSCs移植联合(EA+MSCs)组。在大鼠胸T10脊髓段做全横断后接受不同的治疗。每2周进行一次BBB评分。用ELISA和放射免疫试剂盒分别检测各组脊髓组织内神经营养素—3(NT—3)和cAMP表达。术后8周,在与脊髓横断处尾端相隔一个脊髓节段的部位注射荧光金(Fluorogold,FG)进行逆行标记,并且在大脑皮层体感运动区注射BDA进行顺行标记皮质脊髓束。在术后10周进行脊髓体感诱发电位和脊髓运动诱发电位检测。然后动物灌注,固定取材和冰冻切片,进行一系列的形态学研究被执行。
结果:
1.与其它组比较,在EA+MSCs组中脊髓损伤组织内的NT—3和cAMP水平显著增高;
2.BBB评分随着时间的增加而增高,三个治疗组的评分从第2周到第8周都比手术对照组的有意义的增高。EA+MSCs组的BBB评分有意义的高于其它组。
3.脊髓损伤后,损伤对照组的脊髓体感诱发电位或脊髓运动诱发电位的潜伏期增长和峰峰值变小。经电针、MSCs移植和联合督脉电针与MSCs移植治疗后,脊髓体感诱发电位或脊髓运动诱发电位都有所不同程度的恢复。与其它组比较,EA+MSCs组的脊髓体感诱发电位或脊髓运动诱发电位的潜伏期有意义的缩短和峰峰值增高。
4.在EA+MSCs组中,在损伤区内单位面积存活的细胞数多以单纯移植MSCs组。并且在EA+MSCs组中移植的MSCs分化为NF150-阳性神经元样细胞和MOSP—阳性的少突胶质细胞样细胞的百分率高于单纯移植MSCs组的。
5.在EA+MSCs组中脊髓损伤处的神经纤维丝(NF—200)、5-羟色胺能(5-HT)和降钙素基因相关肽能(CGRP)阳性神经纤维多于其它组,并且有少数5-HT阳性神经纤维穿过损伤区进入脊髓损伤的尾端。
6.在EA+MSCs组中脊髓损伤处CSPGs的染色范围缩小,强度减弱;而laminin的染色范围比较广。
7.在手术对照组中BDA阳性的皮质脊髓束在离脊髓横断处头侧很远的地方出现。在EA组、MSCs组和EA+MSCs组中在脊髓损伤处头侧端附近就能观察到有较多BDA阳性皮质脊髓束神经纤维,并在EA+MSCs组有少量皮质脊髓束神经纤维再生进入到脊髓损伤区。而且在EA+MSCs组中大脑皮质体感运动区内锥体细胞层和中脑红核内有较多的神经元被FG标记。
8.EA+MSCs组中大脑皮质体感运动区内锥体细胞层、中脑红核、及脊髓L1背核存活神经元数目与其它组比较均明显增多。
结论:这些结果表明督脉电针可以促进移植的MSC更好地存活和分化为神经元样细胞;督脉电针与MSCs移植联合应用能更好地促进脊髓内受损伤神经纤维的再生和脊髓全横断的大鼠部分功能的恢复。
第二部分:联合应用督脉电针与TrkC基因修饰MSCs移植治疗全横断脊髓损伤的研究
目的:探讨督脉电针(EA)与TrkC基因修饰骨髓间充质干细胞(TrkC—MSCs)移植联合应用能否促进移植的TrkC—MSCs更好的分化为神经元,并促进受损的轴突再生以及损伤脊髓功能的恢复。
方法:从乳鼠股骨分离出MSCs,在体外培养扩增和传代,并转染LacZ基因和TrkC基因。大鼠分为4组,LacZ—MSCs移植组、EA+LacZ—MSCs组、TrkC—MSCs组和EA+TrkC—MSCs组。在大鼠胸T10脊髓段做全横断后接受不同的治疗。每2周进行一次BBB评分。用ELISA方法检测各组脊髓组织内神经营养素—3(NT—3)的表达。术后8周,在与脊髓横断处尾端相隔一个脊髓节段的部位注射荧光金(FG)进行逆行标记,并且在大脑皮层体感运动区注射BDA进行顺行标记皮质脊髓束。在术后10周进行脊髓体感诱发电位和脊髓运动诱发电位检测。然后动物灌注,固定取材和冰冻切片,进行一系列的形态学研究。另外,EA+MSCs组中有3只大鼠的脊髓损伤区做投射电镜和免疫电镜检测观察移植细胞的存活和BDA标记的皮质脊髓束再生情况。
结果:
1.与其它组比较,在EA+TrkC—MSCs组中脊髓损伤区及邻近组织内的NT—3水平显著增高;
2.BBB评分随着时间的增加而增高,EA+TrkC—MSCs组的BBB评分有意义的高于其它组。
3.每组大鼠的脊髓体感诱发电位和脊髓运动诱发电位获得了不同程度的恢复。与其它组比较,EA+TrkC—MSCs组的脊髓体感诱发电位或脊髓运动诱发电位的潜伏期有意义的缩短和峰峰值增高。
4.在EA+TrkC—MSCs组中,移植的TrkC—MSCs分化为NF150-阳性神经元样细胞和MOSP—阳性的少突胶质细胞样细胞的百分率高于其它组的。
5.在EA+TrkC—MSCs组中脊髓损伤处的神经纤维丝(NF—200)、5-羟色胺能(5-HT)和降钙素基因相关肽能(CGRP)阳性神经纤维多于其它组,并且有少数5-HT阳性神经纤维穿过损伤区进入脊髓损伤的尾端。
6.在EA+TrkC—MSCs组中脊髓损伤处CSPGs的染色范围缩小并减弱;而laminin的染色范围比较广。
7.在EA+LacZ—MSCs组和EA+TrkC—MSCs组中脊髓损伤处头侧端附近就有较多BDA阳性皮质脊髓束神经纤维,并有少数皮质脊髓束神经纤维再生进入到脊髓损伤区;而且在大脑皮质体感运动区内锥体细胞层和中脑红核内有较多的神经元被FG标记。
8.在EA+LacZ—MSCs组和EA+TrkC—MSCs组中大脑皮质体感运动区内锥体细胞层、中脑红核、及脊髓L1背核存活神经元数目与其它组比较均明显增多。
9.免疫电镜观察到在损伤区内有存活的TrkC—MSCs和再生进入损伤区内的BDA阳性纤维断面。
结论:这些结果表明联合应用督脉电针和TrkC—MSCs移植能更好促进TrkC—MSCs分化为神经元样细胞,轴突再生进入损伤区内和大鼠全横断脊髓功能的恢复,提示这种联合治疗是一个有前景的治疗脊髓损伤策略。
第三部分:督脉电针与TrkC基因修饰MSCs移植联合应用对脊髓损伤组织内抑制因素和促进因素的影响
目的:探讨督脉电针(EA)与TrkC基因修饰MSCs移植联合应用是否能下调脊髓损伤组织内抑制再生分子CSPGs的表达和上调促进再生分子laminin的表达,从而促进轴突的再生。
方法:从乳鼠股骨分离出MSCs,在体外培养扩增和传代,并转染NT—3受体TrkC基因和报告基因LacZ。SD大鼠分为7组:假手术组、手术对照组、EA组、MSCs移植组、EA+MSCs组、TrkC—MSCs组和EA+TrkC—MSCs组。在大鼠胸T10脊髓段做全横断后接受不同的治疗。术后10周,将各组动物处死,迅速解剖游离出脊髓段。取出含损伤区的脊髓节段(约5mm),迅速放入液氮中。用超声波细胞粉碎机的探针在蛋白质裂解液中将冻存组织匀浆。然后离心,将上清保存在—80℃。样本蛋白的浓度根据标准蛋白BSA来测定,然后样本蛋白上清用蛋白免疫印迹(western blots)技术分析硫酸软骨素蛋白多糖(CSPGs),胶质纤维酸性蛋白(GFAP),层粘连蛋白(laminin),和生长相关蛋白(GAP—43)量的变化。另外,我们执行NF/CSPGs、NF/laminin、NF/GFAP和GAP—43/GFAP双标免疫染色来观察轴突再生与抑制因素或再生因素的关系。
结果:督脉电针组、EA+MSCs组和EA+TrkC—MSCs组有意义地降低了CSPGs和GFAP的表达;laminin和GAP—43的表达只在EA+TrkC—MSCs组增加具有统计学意义。双标免疫组化染色结果表明一些轴突可以跨过抑制分子再生进入损伤区内。
结论:这些结果表明督脉电针与TrkC基因修饰MSCs移植联合应用可以下调抑制再生分子CSPGs的表达和上调促进分子laminin的表达,并也抑制了GFAP的表达,促进了GAP—43的表达,从而促进了轴突的再生。