应用生物材料支架修复成年大鼠脊髓损伤的实验研究

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雅宝题库解析：
随着现代化交通和工业的发展，脊髓损伤的发病率正在逐年增加。全世界每年新增病例超过130，000人。对于这些患者来说，即使通过治疗能够使患者的生命得以延续，但脊髓损伤所导致的终身残疾给家庭及社会造成了沉重的负担，也严重地影响了患者的生活质量。解决脊髓损伤后的中枢神经组织再生和功能的重建，是全世界医学界普遍关注并投入巨资广泛研究的重大难题，但迄今为止脊髓损伤后再生的题目还没有真正得到解决。脊髓损伤修复的研究已有近百年的历史。脊髓损伤后再生能力极其有限，即使有一定程度轴突再生出芽，也难以穿越损伤部位的瘢痕组织继续生长。究其原因，主要是损伤局部微环境不利于神经细胞及其轴突的再生和向靶部位的延伸。研究表明，成年动物中枢神经损伤后，若神经元胞体未受损伤其神经纤维可以再生；即使陈旧性脊髓损伤，中枢断端的神经纤维依旧保留着再生的能力；大鼠脊髓损伤后仅有5-10%的轴突残留，就可保持损伤平面以下相当程度的感觉与运动功能。总之，中枢神经系统神经元的轴突损伤后具有生长、成熟并重新建立突触联系的能力。因此，解决脊髓损伤修复的关键题目在于如何改善局部微环境以利于神经元及其轴突的再生和延长。为改善中枢神经系统损伤后抑制轴突再生的环境，补充或替代受损的神经元，促进轴突再生，引导再生的轴突形成正确的突触联系。近年来不少研究者开展移植治疗中枢神经系统损伤的研究，并成为脊髓损伤修复研究的热点。由于自体周围神经移植的来源受限，异体移植存在免疫排斥，胚胎移植存在伦理与法律等题目，不少学者借鉴组织工程学方法修复周围神经的实验研究，单独应用天然或合成的聚合物、或复合细胞、或充填具有缓释作用的生物材料来修复不同的脊髓损伤模型。有的实验结果令人鼓舞，改善了脊髓损伤后神经功能。我们通过体外细胞培养技术，筛选具有支持脊髓来源的神经干细胞(NSCs)黏附、迁移、存活、增殖以及向神经元定向分化作用的，最优的生物材料支架。在对此生物材料支架进行修饰-结合神经营养素3(neurotrophic-3，NT-3)后，再进一步通过体外细胞培养实验筛选NT-3的最适剂量范围。借助ELISA的方法，检测不同剂量的NT-3-壳聚糖载体对NT-3控制释放的动力学，实验结果证明，我们研制的NT-3-壳聚糖载体能长期释放NT-3达14周；并且能够促进神经干细胞存活和增殖，提高NSCs分化成神经元（包括γ-氨基丁酸能或胆碱能神经元）的比例。进一步，将生物材料导管移植到成年大鼠脊髓损伤区，移植术后12个月，采用免疫组织化学、神经示踪和透射电镜等观察分析脊髓损伤区轴突的再生与神经环路重建的情况。借助BBB-21方法对脊髓损伤大鼠后肢的运动功能进行评价。实验结果证明，采用我们研制的生物材料导管可以诱导成年大鼠脊髓组织结构的再生、生理功能的重建和行为障碍的改善。 我们的研究还发现，采用我们研制的生物材料导管诱导脊髓组织再生的过程中，有神经元样的细胞参与了新生脊髓组织的构建。这为今后深入探讨应用活性生物材料诱导内源性神经干细胞修复脊髓损伤的机理和临床应用奠定了基础。