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目的:周围运动神经损伤以后,骨骼肌由于丧失了支配神经的营养性作用,加之神经再生速度缓慢,在神经再分布之前,骨骼肌往往已发生严重的萎缩,故而严重影响肢体运动功能的恢复。积极探讨运动神经损伤后骨骼肌萎缩的治疗措施无疑具有重要的意义。近年来的研究表明,来源于C3H/He雄性小鼠畸胎瘤的P19细胞具有多种分化潜能,其在特定诱导条件下可以分化为神经组织。本实验通过建立大鼠坐骨神经损伤模型,采用将特定诱导条件下向神经方向分化的P19细胞进行神经损伤远端局部移植、神经生长因子局部注射以及两者结合的方法,对防治神经损伤后骨骼肌萎缩的疗效进行比较与评价。
方法:(1)P19细胞的体外诱导分化:P19细胞用含有1×10<-6>M维甲酸(retinoid acid,RA)的10%FBS/αMEM培养液成团培养4天待用。部分成团培养的细胞经0.5%胰蛋白酶-5.3mmol/L EDTA消化后在N2无血清培养液继续培养12天,观察细胞形态变化。(2)P19细胞移植和神经生长因子局部注射防治神经损伤后骨骼肌萎缩的实验研究:取96只SD大鼠随机分为坐骨神经切断组(A组)以及坐骨神经切断后神经外膜缝合组(B组),各组再分四小组:P19细胞移植组(1×10<6>个/ml,术中及术后每两周移植一次)、神经生长因子注射组(5μg/ml,术中以及术后一个月每日注射)、P19细胞移植联合神经生长因子注射组和阴性对照组,分术后4周、8周两个时相点检测坐骨神经功能指数(SFI)、腓肠肌肌湿重恢复率、P19细胞的存活情况评估、骨骼肌光镜观察及测定肌纤维横截面平均Feret直径,每小组6只。双盲法采集实验数据并用SPSS 13.0统计软件分析,变量以均数士标准差(mean±SD)表示,采用随机单位组设计资料的三因素方差分析(three-way-ANOVA),以p<0.05表示有统计学意义。
结果:(1) P19细胞的诱导分化:经RA诱导后P19细胞开始停止分裂,不贴壁而自动聚成细胞团样生长。当将经RA诱导4天的P19细胞消化后继续作单层培养,一些细胞逐渐转变为类似于神经元的形态,并开始长出1至2个突起,经单层培养至第6天,大多数细胞转变为类似于神经元的形态,神经元样细胞长出的突起逐渐增多并延长,形成稀疏的网络样结构,培养的神经元样细胞以椭圆形的双极者为多见。(2) P19细胞移植和神经生长因子局部注射防治大鼠神经损伤后骨骼肌萎缩实验研究:SFI测定结果、腓肠肌肌湿重恢复率测定结果以及肌纤维平均Feret直径测量结果均提示术后8周的疗效高于4周,差异具有显著统计学意义(p<0.01);同样三种测量方法也提示,B组的治疗效果较A组有显著提高(p<0.01);SFI测定结果显示,所采取的四种不同治疗方案组内均数无显著性差异(p>0.05),而腓肠肌肌湿重恢复率测定结果以及肌纤维平均Feret直径测量结果均提示四种不同治疗方案组内均数有显著性差异(p<0.01),其中NGF组与联合组的肌湿重回复率均显著高于空白组与P19细胞移植组,差异具有显著统计学意义(p<0.01)。骨骼肌光镜观察:术后4周,各组肌纤维细胞均发生了不同程度的萎缩,横截面均变小,边界模糊,肌细胞形态欠规则,大小不一,间质中纤维组织增生明显,肌细胞中孔海姆区模糊,消失。肌纤维萎缩程度以A组较为严重。术后8周,A组的肌纤维萎缩仍然严重,与4周比较未见明显的改变,但是,B组肌纤维的萎缩情况均略有好转,其中,在NGF组与联合组可见部分恢复的肌细胞孔海姆区。P19细胞的存活情况评估:术后4周与8周的连续切片均未发现有存活的细胞。
结论:(1) 体外经RA成团诱导培养的P19细胞可向神经元方向分化,模型稳定,易得到移植所需的细胞数量。(2)损伤神经远端局部注射神经生长因子对于神经再生与再分布有一定促进作用,从而对于骨骼肌萎缩的防治有一定疗效。(3)损伤神经的远端局部移植经本论文所用培养方法诱导定向神经分化的P19细胞对于神经损伤后骨骼肌萎缩的防治没有明显作用。