硫酸软骨素酶ABC置管灌注治疗对大鼠脊髓损伤后神经功能恢复的影响

目的探讨硫酸软骨素酶ABC（ehondroitinase ABC,ChABC）置管灌注治疗对大鼠脊髓完全性横断伤后脊髓功能恢复的影响。方法采用大鼠胸段（T7-8）脊髓完全横断损伤模型,将SD大鼠随机分为4组：正常组（n=6）、假手术组（n=6）、单纯脊髓横断组（n=10）、ChABC置管灌注组（n=10）。正常组不进行任何干预处理;假手术组只切除T7-8椎板,不损伤硬脊膜;在横断节段下方蛛网膜下腔放置PE-10导管灌注,单纯脊髓横断组给予生理盐水10μl/d灌注,连续10 d;ChABC置管灌注组给予ChABC 6μl/次灌注,隔日1次,共5次。大鼠脊髓损伤术后1～8周,1周1次,12～24周,2周1次,进行行为学评估;24周时行大脑皮层诱发电位检测。结果（1）行为学评估：损伤后3周内,评分均在8分左右[单纯脊髓损伤组为（6.5±1.14）分,ChABC置管灌注组为（9.0±2.20分）],3周后ChABC置管灌注组的评分有明显提高,并于14～16周达到峰值,然后呈下降趋势,22～24周时稳定在10周时的水平。单纯脊髓横断组的最高评分为（11.0±1.47）分,ChABC置管灌注组的最高评分为（30.0±4.55）分,正常组的评分为53.5分。假手术组术后2周时的评分与正常组无明显差异,4周后ChABC置管灌注组的评分高于单纯脊髓横断组（P〈0.05）。（2）大脑皮层诱发电位检测：术后24周时,所有脊髓横断组中均未记录到体感诱发电位（somatosensory evoked potentia,SEP）波形。结论ChABC置管灌注治疗后,改善脊髓损伤区及两端的神经细胞功能,促进轴突再生,促进双下肢运动功能的恢复,动物行为学评分有明显提高。     

Physiological Challenges for Intracortical Electrodes

The clinical use of chronic electrode implants for measurement or stimulation of neuronal activity has increased over the past decade with the advent of deep brain stimulation and the use of brain–computer interfaces. However, despite the wide-spread application of electrode implants, their chronic use is still limited by technical difficulties. Many of the reported issues, ranging from short-circuits to loss of signal due to increased electrical impedance, may be traced back to the reaction of the cortical tissue to the implanted devices: the foreign body response (FBR). This response consists of several phases that ultimately result in neuronal loss and the formation of a dense glial sheath that encapsulates the implant.Empirical evidence suggests that reducing the FBR has a positive effect on the electrical properties of implants, which can potentially expand their clinical use by improving their chronic usability. The primary focus of this work is to review the consequences of the FBR and recent developments that can be considered to control and limit its development.We will discuss how the choice of device material and electrode-architecture influences the tissue reaction, as well as modifications that allow for less stiff implants, increase electrode conductivity, or improve the implant–tissue integration. Several promising biological solutions include the local release of anti-inflammatory compounds to weaken the initial inflammatory phase of the FBR, as well as methods to diminish the negative effects of the glial sheath on neuronal regrowth.     

硫酸软骨素酶ABC及Nogo-66受体拮抗剂联合鼠胚神经干细胞移植对大鼠脊髓损伤的影响

目的:研究硫酸软骨素酶ABC(chondroitinase ABC,Ch ABC)、Nogo-66受体拮抗剂[Nogo-66(1-40)antagonist peptide,NEP1-40]及鼠胚神经干细胞(neural stem cells,NSCs)联合移植对大鼠损伤脊髓功能恢复的影响。方法:体外应用全反式维甲酸(all-trans-retinoic acid,ATRA)(浓度1.0μmol/L)诱导NSCs(前期实验分离、培养并冻存的鼠胚NSCs),诱导后鉴定NSCs特异性标志物,移植前通过5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-Bromo-2-deoxy Uridine,Brdu)标记NSCs。将60只SD大鼠随机分为假手术组(A组,n=10)、损伤对照组(B组,n=10)、NSCs治疗组(C组,n=10)、NSCs联合Ch ABC治疗组(D组,n=10)、NSCs联合NEP1-40治疗组(E组,n=10)、NSCs联合Ch ABC和NEP1-40治疗组(F组,n=10)。移植前分别对B、C、D、E及F组的大鼠制作胸段脊髓全横断损伤模型。术后3d,E和F组经留置的导管注入NEP1-40 20μl/d,连续28d;术后8d,C、D、E及F组经留置导管注入经ATRA干预和Brd U标记的NSCs 10μl;术后8d,D组和F组经留置导管注入Ch ABC 10μl/d,连续7d;各时间点通过留置导管注入生理盐水保持各组移植液等量。术前及术后不同时间点,用BBB评分和体感诱发电位(somatosensory evoked potentials,SEP)潜伏期对大鼠后肢神经功能进行评价。移植后8周通过HE染色观察损伤脊髓组织情况,免疫荧光染色观察移植NSCs存活、神经元分化及轴突生长情况。结果:体外应用1.0μmol/L的ATRA诱导NSCs培养,可提高NSCs向神经元分化的比例。移植后2周开始各组大鼠BBB评分、SEP潜伏期开始观察到改善,移植治疗各组均优于损伤对照组,组间BBB评分和SEP潜伏期有差异(P0.05);移植后2周、5周、8周各时间点,B组与C、D、E及F组比较,BBB评分和SEP潜伏期较差(P0.05);在移植治疗各组中,F组神经功能的恢复最明显,F组与C、D及E组比较具有较高的BBB评分和较短SEP潜伏期(P0.05)。移植后8周,HE染色显示:A组细胞结构完整、排列规则;B组组织结构严重破坏,细胞排列紊乱,见大量较大的囊腔及胶质瘢痕形成;C、D、E及F组细胞增生明显,囊腔较少。免疫荧光染色显示:C、D、E及F组内可见橘红色Brdu标记阳性细胞,F组阳性细胞数多于C、D和E组,差异具有统计学意义(P0.05)。C、D、E、F组微管相关蛋白-2(microtubule-associated protein 2,MAP-2)标记阳性细胞数多于B组,F组多于C、D、E组,差异有统计学意义(P0.05);C、D、E、F组MAP-2标记阳性细胞面积大于B组,F组大于C、D、E组,差异有统计学意义(P0.05)。结论:ATRA诱导后NSCs移植可促进大鼠脊髓损伤功能的恢复,且联合Ch ABC和NEP1-40移植对损伤脊髓功能的恢复具有协同促进作用。     

硫酸软骨素酶ABC联合骨髓间充质干细胞移植对脊髓损伤后神经功能的恢复作用

目的探讨骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)移植联合硫酸软骨素酶ABC(chondro-itinrase ABC,Ch ABC)降解对脊髓损伤后神经功能修复作用。方法成年雄性SD大鼠60只,制作脊髓损伤模型并按随机数字表法分成4组(n=15):假手术组(A组)、Ch ABC降解组(B组)、BMSCs移植组(C组)、Ch ABC联合BMSCs移植组(D组)。4组分别在术后7、14 d观察记录动物情况并处死动物进行标本检测。伤后7、14 d,BBB评分评价大鼠后肢运动感觉功能;伤后7 d TUNEL法检测神经细胞凋亡情况;伤后14 d,HE染色测损伤区总面积;免疫组化法观察胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、神经丝蛋白-200(NF-200)和勿动蛋白A(Nogo-A)的表达。结果伤后7 d各组BBB评分比较差异无统计学意义(P>0.05);伤后14 d,4组BBB评分分别为(6.33±1.00)、(7.25±0.96)、(7.33±0.58)、(9.75±0.96)分。D组BBB评分明显高于其他3组(P<0.05);伤后14 d,HE染色结果显示,4组损伤区均形成空洞,4组空洞相对面积分别为(4.44±0.18)、(3.70±0.21)、(3.23±0.22)、(2.33±0.31)mm2,D组空洞面积显著小于其他3组(P<0.05);伤后14 d GFAP/Nogo-A免疫组化染色结果显示D组GFAP/Nogo-A表达低于他3组(P<0.05);NF-200免疫组化染色结果显示D组阳性表达显著高于其他3组(P<0.05);伤后7 d TUNEL法检测结果显示D组阳性细胞数显著低于其他3组(P<0.05)。结论 Ch ABC联合BMSCs移植可以溶解胶质瘢痕,减少神经元细胞凋亡,促进神经纤维再生并越过脊髓损伤区域,对脊髓损伤后有明显的修复作用。