钙交联海藻酸盐水凝胶促进脊髓源性神经干/祖细胞的分化和脊髓损伤后功能恢复

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目的:制备Ca2+交联的海藻酸钠水凝胶(AH)三维支架,评价其内部超微结构、生物相容性、以及与脊髓神经干/祖细胞(NSPCs)联合在体移植对急性脊髓横断损伤的修复作用。方法:采用Ca2+与海藻酸钠交联制备AH三维支架;光镜和扫描电镜评估其微管道结构;MTSE44型万能试验机评估AH的力学性能;荧光显微镜和扫描电镜观察NSPCs与AH支架的体外共培养情况,免疫荧光染色检测NSPCs在体外的分化;评价NPSCs、AH支架、AH支架联合NSPCs移植对脊髓损伤的修复作用;21分BBB评分表评价大鼠后肢运动功能;免疫荧光染色检测NSPCs在体内的分化。结果:Ca2+交联的AH支架内部各向异性毛细管道直径为(114.9±8.8)μm、毛细管道密度为(63±2)/mm~2、孔隙率为(68.4±6.5)%。NSPCs从E14胚胎分离培养3天后增殖聚集形成神经球并表达Nestin,培养7天后表达Tuj-1,培养2周后,细胞迁移并附着在培养皿上,部分表达GFAP。NSPCs与AH体外共培养2周后,NSPCs神经球迁移出的细胞粘附在管道内壁上,部分表达Tuj-1(+)。T8节段脊髓横断损伤后,所有大鼠均出现后肢完全瘫痪(BBB评分=0)。伤后4周内,不同移植组的大鼠BBB评分无显著差异。第5周开始,接受NSPCs或AH-NSCs的大鼠BBB评分显著高于单纯移植AH支架的大鼠(P<0.01)。第8周时,AH-NSPCs移植组大鼠的BBB评分高于NSPCs组(P<0.05)。在体移植8周后,可检测到超过1/3(38.3%)的GFP(+)细胞,并分化为神经元(40.7%)、星形胶质细胞(26.6%)和少突胶质细胞(28.4%)。相比于AH支架移植组,NSPCs可促进藻酸盐支架内神经轴突再生。结论:Ca2+交联的AH内部具有均一线性毛细管道,与NSPCs具有良好的生物相容性,支持NSPCs在其内部的存活、增殖和和分化。AH-NSPCs在体移植后,NSPCs以时间依赖性方式促进轴突生长,使急性脊髓横断损伤大鼠后肢运动功能显著改善。
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