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脊髓损伤的修复仍是医学中的一大难题。目前尚缺乏有效的治疗方法。成年中枢神经系统(CNS)损伤后神经元的轴突能够发出足够的芽,长距离地生长并可通过外周神经移植物,但是,由于周围胶质细胞对其生长的抑制作用,从而CNS再生受阻。但嗅球除外,这主要是由于嗅球的嗅鞘细胞可改善损伤局部的微环境,进而促进损伤的脊髓神经纤维再生。 多年来,人们采用细胞移植、胚胎组织移植、给予外源神经营养因子和基因治疗等方法治疗脊髓损伤,并已取得一定效果。近年来,人们发现嗅鞘细胞(Olfactory ensheathing cells,OECs)是介于雪旺氏细胞(Schwann cells)与星形胶质细胞之间的一类性质独特的胶质细胞类型。它可以通过周围—中枢神经移行区,并可在中枢环境中存在。OECs可以产生神经营养因子、神经连接素和表达细胞黏附分子。近年来,人们通过在脊髓损伤处移植OECs,发现OECs可以促进轴突的再生,使部分功能得到恢复。OECs的这些特性使其受到人们的青睐,现已成为组织细胞移植治疗CNS损伤研究中极具应用前景的移植材料。 胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)是一种新型的神经营养因子,属于TGF-β超家族成员。它是1993年Lin等首先从大鼠B49细胞系的上清中分离纯化得到的。它是目前发现的在体外支持运动神经元生长最有效的神经营养因子。它不仅能挽救发育过程中运动神经元的程序性死亡,还可以促进脊髓损伤后皮质神经元的存活。近年来发现,它除了对中脑多巴胺能神经元具有营养保护作用外,还对感觉神经元和运动神经元均有不同程度的营养保护作用。 本研究采用转基因技术来治疗脊髓损伤,在国内外处于领先水平。首先应用原代培养技术,体外培养和纯化OECs;然后建立基因工程细胞,进行移植;并从轴突再生、神经元保护作用和运动功能恢复三个角度观察OECs-GDNF对脊髓损伤的治疗作用。 本研究主要内容和结果如下: (1)OECs的原代培养和纯化 应用原代培养技术,并用差速贴壁、阿糖胞苷抑制和bFGF营养物处理,从2.5月成年SD大鼠的嗅球分离、培养和纯化OECS。结果发现差速贴壁法比阿糖胞普抑制法所得细胞纯度高。根据p75NGFR、510。、GFAP免疫细胞荧光染色鉴定OECS。 (2)OECs一GDNF基因工程细胞的成功建立 应用分子生物学技术构建逆转录病毒载体PNZA--GDNF。采用阳离子脂质体转染方法将GDNF转入PA317细胞,用G418筛选阳性克隆,建立PA317-GDNF包装细胞。利用3T3细胞测定病毒滴度上清,把病毒滴度高的上清感染OECs。通过测定感染的OECS分泌的GDNF的活性和量,分泌量高的则为基因工程细胞OECs一GDNF。 (3)OECs一GDNF对大鼠脊髓损伤后后肢运动功能恢复的影响 建立成年SD大鼠脊髓TS--l。全横断损伤模型,将体外培养纯化的OECs和OECs一GDNF植入脊髓损伤处。按治疗手段不同,将实验大鼠分为对照组、OECs组和OECs一GDNF组。采用斜板试验观察大鼠运动功能恢复情况。结果发现OECs一GDNF组运动功能比对照组和OECS组恢复早;损伤中期OECs-GDNF组和OECs组均比对照组恢复得快;OECs一GDNF组比OECS恢复得快。损伤晚期三者恢复均减慢。OECs一GDNF组与OECs组相比有统计学意义。 (4)OECs-GDNF对大鼠脊髓损伤后神经元的保护作用和轴突再生的影响 在上述损伤模型和实验分组的基础上,8周后,通过HRP逆行示踪技术计算标记的皮层神经元数量评价OECs一GDNF对皮层神经元的逆行性保护作用,并通过NF免疫荧光染色观察OECs一GDNF对纤维再生的影响。结果表明:OECs一GDNF组皮层神经元数目多于对照组和OECs组;OECs组皮层神经元的数目多于对照组;OECs一GDNF组纤维再生明显优于OEC,组和对照组;OECs组优于对照组。 本实验结果表明,OECs一GDNF能促进大鼠脊髓损伤后后肢运动功能的恢复;对皮层神经元具有逆行性保护作用;能够促进轴突的再生。其对脊髓损伤的治疗作用要优于单纯OECs。