新型生物材料团聚体[PEAD:肝素:NGF]促外周神经损伤的修复作用及其机制研究

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背景及目的:由交通事故、肿瘤切除术、先天性畸形、压迫或挫伤等原因导致的外周神经损伤(PNI)是一种很棘手的世界医学难题。据报道,已有2.8%的创伤病人受此影响[1]。这可能会导致运动功能,感觉和自主神经功能部分或全部的丧失,因此对愈后病人在运动的自由性及生活质量方面将产生显著的负面影响。目前已有研究报道神经生长因子(NGF)对于此病的治疗有着很好的效果。但由于其自生短暂的半衰期及易失活的缺陷,导致其在临床应用受限。因此本研究利用一种新型生物材料PEAD通过静电相互作用与肝素和NGF发生结合,组成[PEAD∶肝素∶NGF]复合团聚体,达到缓释NGF的目的并避免NGF在体内遭受其他蛋白酶的水解,从而克服NGF自生的不足。另外对[PEAD∶肝素∶NGF]复合团聚体持续治疗坐骨神经损伤的优势,可能与缓释NGF相关,但连续释放的NGF对治疗PNI的机理目前还没有统一的认识,因此,本文的第二个方面主要探究NGF治疗PNI的机理,并证明与自噬密切相关。  方法:1.[PEAD∶肝素∶NGF]团聚体治疗效果的研究。成年wistar雄性大鼠(200~220g)用10%水合氯醛麻醉后,沿右后肢剪开皮肤,钝性分离肌肉,暴露坐骨神经,距梨状肌下缘远侧约1.5cm处运用二个静脉夹(间隔1cm)压迫坐骨神经2min,造成坐骨神经损伤模型。术后每组给予对应剂量的药物或生理盐水并连续四周,每周采用热板实验及脚步印迹法对其右后肢运动功能进行行为学评价。30天后各组灌流并收集损伤的坐骨神经区间,运用投射电镜,甲苯胺蓝染色HE染色、Western Blot、免疫荧光、以及其他指标的检测手段,观察各组损伤后恢复的情况。  2.NGF治疗PNI的机理探究。鼠样和造模方法同1,连续给药5天后,灌流各组并收集样品。运用甲苯胺蓝染色、HE染色、Western Blot、免疫荧光及TUNEL试剂盒检测各组自噬水平的变化并观察各组病理结构的改变及细胞凋亡情况。  结果:1.[PEAD∶肝素∶NGF]团聚体具有一定的包载量,保护NGF免受胰蛋白酶的降解及缓释NGF;  2.虽然NGF能够改善损伤后坐骨神经功能的恢复,但NGF团聚体在行为功能的恢复上,比NGF组效果更好;  3.NGF团聚体能增加腓肠肌湿重及降低其萎缩率,促使新生神经纤维的数目变多及排布规整,增加髓鞘的厚度及成熟度,效果优于NGF;  4.NGF能够上调S-100β,GAP-43,MAP-2及MBP等结构和功能蛋白的表达,但其表达水平不及NGF团聚体,且NGF团聚体最能够促进轴突和增殖的施旺细胞(SCs)之间的互助共生关系,促使新生的神经纤维尽快生成;  5.在探究NGF的机理研究中,发现大鼠坐骨神经损伤后的第五天其自噬水平表达升高,且给予NGF治疗后其自噬水平进步提高,而且这种自噬水平的升高是表达在SCs中;  6.在模型组升高的自噬水平能促进损伤坐骨神经内髓鞘碎片的清理,给予NGF治疗后这种SCs清除髓鞘碎片的能力增强;  7.NGF能够减少损伤的SCs和神经元的凋亡,并加速新生神经纤维生长。  结论:[PEAD∶肝素∶NGF]是一种很好的治疗PNI的材料,通过缓释NGF,能持续的促进坐骨神经神经内结构和功能蛋白的合成和分泌,并增强轴突和髓鞘在再生过程中的互助关系,从而加速髓鞘和轴突的形成,并增加神经纤维的数目,使损伤坐骨神经后的大鼠快速的恢复运动和感知功能,使其控制运动的腓肠肌变得正常。另外NGF在治疗PNI的过程中,正是通过上调增殖SCs的自噬水平,来加速清除PNI后瓦解的髓鞘碎片,从而让增殖的SCs快速形成Büngner带,促使损伤处及远端生成新生的神经纤维。
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