脊髓损伤修复研究的新进展:电针能够促进移植的干细胞源性神经网络组织与全横断的大鼠脊髓神经环路整合

发布人:谭勇 发布日期:2019-03-05

?????? 脊髓是连接脑与肢体运动的桥梁,全横断脊髓损伤后使得脑与肢体失去了联系,从而造成严重的运动功能丧失。我国约有近两百万脊髓损伤病人,大部分患者为截瘫或四肢瘫。临床上尚未找到有效的治疗措施,伤者往往终身残疾,能恢复基本的感觉和运动功能是大多数脊髓损伤病人的首要诉求。中山大学曾园山研究团队提出组织工程神经元中继器修复脊髓损伤假说,即模拟脊髓具有传导神经信息的结构和功能特点,联合应用神经营养因子及其受体、干细胞和生物材料等组织工程新技术,构建一种具有突触传递功能的外源性神经网络组织,然后将它移植到全横断脊髓损伤处,在改善受损伤组织微环境的同时与其诱导的内源性新生神经元动态整合及功能协同,起到修复神经传导通路的神经元中继器(neuronal relay)作用,接收上、下行神经信息,并将神经信息传递给损伤处两侧断端的宿主神经元,改善脊髓自主运动和感觉功能。然而,一直困扰他们的是:脊髓损伤区伤害性微环境阻碍了移植的组织工程神经网络组织与脊髓神经环路的整合。近日,曾园山团队采用祖国传统疗法督脉电针来改善脊髓损伤区微环境,提高移植的神经网络组织细胞存活率并维持其突触连接,进而促进该组织与脊髓神经环路结构和功能性整合。该成果发表于干细胞研究领域有影响力期刊《干细胞报道》(Stem Cell Reports)杂志,题目为“Electroacupuncture facilitates the integration of neural stem cell-derived neural network with transected rat spinal cord”。中山大学金辉博士和张玉婷硕士是该论文共同第一作者,曾园山教授和丁英副教授为论文通讯作者。

??????? 此研究在体外预先用神经干细胞构建具有神经信息传递功能的组织工程神经网络组织。然后,将此组织移植到大鼠全横断胸10段(2毫米组织缺损)脊髓损伤模型中。术后选择督脉电针治疗,隔日1次,持续8周。他们观察到,督脉电针联合神经网络组织移植(联合组)后第4周开始,大鼠瘫痪后肢逐渐恢复运动功能。术后2个月,与对照组相比,联合组的瘫痪后肢运动功能明显改善。在爬网格实验中,大鼠后肢的本体反射以及接触放置反射明显增强。免疫组化、Western blots、免疫电镜、神经示踪和电生理检测结果显示,督脉电针治疗可以促进移植的神经网络组织在损伤区的细胞存活及其神经元的分化,维持其神经元之间突触连接,并与宿主神经元之间形成功能性突触连接(1)

???????此研究结果表明,督脉电针可通过调控脊髓损伤区微环境(提高内源性NT-3水平),激活其下游TRKC/AKT信号通路,提高移植神经网络组织细胞存活与神经元分化并维持其突触连接,促进该组织与脊髓神经环路功能性整合,从而促进全横断脊髓损伤的瘫痪后肢感觉和运动功能的改善。因此,电针和神经网络组织移植联合修复策略在冶疗脊髓损伤中已显示出重要的临床应用前景,这为干细胞临床转化研究带来了新希望。

????? 本研究受国家自然科学基金重点项目 (81330028)、国家自然科学基金项目(81674064881774397)、广东省科技项目 (2017B020210012) 和广州市健康协同重大专项 (201704020221) 资助。

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A图示意督脉经穴电针刺激信息从穴位到达脊髓内部的神经传入通路;1. 脊上韧带;2. 脊间韧带;3. 黄韧带;4. 脊膜支;5. 背根神经节。? B图示意跨突触的伪狂犬病毒(PRV)逆行神经通路示踪。