人脐带间充质干细胞移植联合小剂量超短波对大鼠脊髓损伤星形胶质细胞形成的影响

目的:探讨人脐带间充质干细胞移植联合小剂量超短波治疗对大鼠脊髓损伤(SCI)星形胶质细胞形成的影响。方法:将90只SD大鼠随机分成5组:假手术组(n=6)、对照组(n=21)、小剂量超短波(ultrashort wave,USW)治疗组(n=21)、人脐带间充质细胞移植组(human umbilical cord mesenchymal stem cells,h UCMSCs)(n=21)、USW治疗+h UCMSCs移植组(n=21)。h UCMSCs移植组、USW治疗+h UCMSCs移植组在损伤后立即使用微量注射器刺破硬脊膜垂直缓慢注入5μl含细胞密度为1×106/μl的细胞悬液;USW治疗组、USW治疗+h UCMSCs移植组大鼠在SCI后1d起采用对置法接受每天1次、每次7min的小剂量USW治疗。大鼠的运动功能用Basso Beattie Bresnahan评分(BBB评分)进行评定,SCI大鼠取材后分别对组织进行纵向切片行HE染色、免疫荧光染色,检测移植后h UCMSCs细胞存活及向星形胶质细胞分化,损伤区域附近内源性干细胞向星形胶质细胞分化及SCI后4周时纤维化形成的情况。结果:(1)SCI大鼠造模后1—2周内损伤周围组织附近,由内源性干细胞分化的星型胶质细胞形成胶质屏障,发挥保护作用。(2)SCI14d,移入h UCMSCs细胞位于损伤区域内,部分移入的干细胞向星形胶质细胞去分化。损伤周围的星形胶质细胞多由内源性干细胞分化而来,人源干细胞特异性标记物MAB1281在此区域不表达。(3)USW+h UCMSCs移植组,USW协同h UCMSCs通过旁分泌作用改善损伤区域微环境,从而促进更多内源性干细胞聚集损伤处分化为星形胶质细胞,并阻碍坏死物质及炎症扩散(P0.01 vs对照组、小剂量USW组、h UCMSCs移植组)。(4)USW+h UCMSCs移植抑制SCI后巨噬细胞等细胞产生的不利于轴突生长的纤维瘢痕,h UCMSCs移植在过程中扮演重要的作用(P0.01 vs对照组、小剂量USW组)。(5)USW+h UCMSCs移植更好促进SCI后大鼠运动恢复(P0.01vs对照组、小剂量USW组、h UCMSCs移植组)。结论:小剂量USW治疗协同急性期人脐带间充质干细胞移植通过旁分泌作用治疗脊髓损伤大鼠,使损伤周围聚集更多内源性干细胞并分化为星形胶质细胞形成屏障抑制坏死物质与炎症扩散,从而促进运动功能恢复。

Effects of human umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation combined with low dose ultrashort wave on the formation of astrocytes after spinal cord injury in rats