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【目的】脊髓损伤(Spinal cord injury,SCI)是一种严重的创伤性疾患,会导致肢体感觉和运动功能障碍,致残率较高。目前,细胞移植治疗是脊髓损伤领域研究的热点。然而细胞移植治疗仍面临着很多的困难,如移植细胞在脊髓损伤局部的存活率低;在损伤后抑制性微环境中种子细胞的分化和迁移能力较差;免疫排斥反应以及伦理学问题等。本研究拟探讨不同强度的脉冲电磁场(Pulsed electromagnetic fields,PEMF)对骨髓间充质干细胞(Bone marrow derived mesenchymal stem cells,BMSCs)生物学活性的影响,并观察PEMF激励的BMSCs移植到SCI大鼠体内的治疗效果,并进一步探讨其潜在的生物学机制。【方法】1.体外实验:从Wistar大鼠体内提取、分离、纯化、培养BMSCs,并采用流式细胞技术进行细胞鉴定;观察不同强度PEMF对BMSCs活性、增殖能力的影响,选择最佳的激励强度;于细胞培养48h内分别采用25,50,75,100Hz(每天1次,每次1h,连续干预1-9天)干预强度进行细胞刺激,观察不同强度刺激下,细胞的活性、增殖能力情况,选择最佳的激励强度;采用Western-blot技术观察不同强度、不同刺激时长的PEMF激励BMSCs后,细胞分泌神经营养因子的水平。2.体内实验:采用Impactor model-Ⅱ打击器建立Wistar大鼠脊髓损伤模型,将大鼠随机分为4组,包括A组:实验对照组(行单纯椎板切除术);B组:单纯损伤组(行脊髓损伤造模);C组:BMSCs移植组(移植未经PEMF刺激的BMSCs治疗)、D组:OBMSCs(Optimal BMSCs)移植组(移植高活力BMSCs治疗);将高活力的BMSCs移植入脊髓损伤大鼠体内,通过免疫组织化学方法观察移植的细胞在脊髓损伤局部的填充状态、活性、增殖能力情况,观察其对脊髓损伤局部组织学修复作用。并探索PEMF影响BMSCs存活、增殖能力与p75NTR-Trk信号通路的相关性;应用BBB评分评价大鼠运动功能恢复情况。数据采用统计学软件SPSS 18.0进行分析,数据以均数±标准差(Mean±SD)形式表示,显著性差异使用ANOVA testing计算,P<0.05被认为具有统计学意义。【结果】1.本实验完成对BMSCs的提取、分离、纯化、培养及鉴定。BMSCs的免疫表型为:CD29,CD90为阳性,CD34,CD45为阴性,符合BMSCs的表型特征,并且细胞中无造血系统的细胞污染;2.50Hz强度的PEMF,每天刺激1h,持续9天,BMSCs的活性明显高于25Hz、75Hz及100Hz组,本研究将50Hz,1h/d,9d作为最佳的激励强度,制备高活力种子细胞;体外实验WB检测结果发现,PEMF激励后的骨髓间充质干细胞BDNF及NGF的表达水平显著高于对照组(p<0.05),NT-3的表达水平有上升趋势,与对照组比较差异无统计学意义(p>0.05);3.体内实验发现,OBMSCs组大鼠SCI损伤局部脊髓空洞的面积显著小于对照组(p<0.05),且NF200阳性面积显著高于对照组(p<0.05),GFAP阳性面积显著低于对照组(p<0.05);WB检测结果发现,OBMSCs组BDNF的表达水平显著高于对照组(p<0.05),同时OBMSCs组NGF的表达水平呈上升趋势,较对照组差异无统计学意义(p>0.05);在细胞移植3周后,OBMSCs组大鼠BBB功能评分显著高于对照组(p<0.05);WB检测结果发现,OBMSCs组的p75NTR、TrkA、TrkB及TrkC表达水平显著高于对照组(p<0.05),差异均具有统计学意义。【结论】本研究成功分离培养了BMSCs,PEMF在50Hz,1h/d,持续刺激9d的激励强度下,BMSCs表达最高的生物学活性,并表达高水平的BDNF和NGF。将高活力的BMSCs移植到大鼠SCI模型后,大鼠损伤局部脊髓空洞形成明显减少,且促进了神经元的存活和神经营养因子的表达,减少了胶质瘢痕的形成,同时大鼠运动功能得到了显著的改善。此外,OBMSCs组p75NTR、TrkA、TrkB及TrkC的表达显著增高,这可能提示了OBMSCs移植修复SCI的潜在信号通路和调控机制。