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成年哺乳动物中枢神经系统损伤后,轴突再生非常困难。其主要原因是因为损伤神经元内在再生能力的低下以及抑制性损伤微环境即髓鞘相关的再生抑制因子的存在和胶质瘢痕的形成。中和抑制分子的作用、阻断抑制信号的传导通路以及增强神经元内在生长状态,从而诱导再生,是目前促进中枢神经再生的主要策略之一。 近来研究表明,神经元内cAMP水平随着发育过程逐渐降低是成年动物中枢神经系统再生能力低下的主要原因。提高成年神经元内cAMP水平,可提高其内在的再生能力。进一步分析cAMP提高神经元内在生长状态的基因,结果发现在11个表达上调的基因中,IL-6升高最显著。 作为中枢神经损伤前炎性因子,IL-6参与炎性反应导致中枢神经系统继发性损害。但近年来研究表明,IL-6在中枢神经系统损伤中同时扮演了“双刃剑”角色。 IL-6在中枢神经系统损伤修复中可以促进轴突芽生,在再生中起积极作用,有望为CNS损伤能后修复提供新的药物治疗靶点。 目的: 通过建立大鼠脊髓损伤模型,离体培养DRG神经元及脊髓蛛网膜下腔注射IL-6,研究IL-6对DRG神经元及脊髓再生的影响及其机制。 方法: IL-6诱导大鼠DRG神经元突起生长的离体实验研究:培养成年大鼠DRG神经元,细胞分五组:空白对照组、髓鞘蛋白对照组(2μg/well)和IL-6干预组(均含髓鞘蛋白2μg/well),IL-6干预组按终浓度分为50、100和200ng/ml三个亚组。采用四甲基偶氮唑盐光吸收法(MTT法)检测IL-6对细胞活性的影响;观察DRG神经元的生长状态;测量DRG神经元突起长度。 IL-6对大鼠脊髓损伤后神经再生的影响:建立脊髓损伤模型;经枕骨大孔插管,脊髓蛛网膜下腔给药,BDA示踪皮质脊髓束。BBB评分观察造模后不同时点各组大鼠神经功能恢复状况,DAB显色观察IL-6促神经再生;测量DAB染色阳性神经纤维的平均面密度。 IL-6促进大鼠脊髓损伤后神经再生的机制探讨:细胞免疫化学、激光共聚焦技术检测DRG神经元细胞中GAP-43表达;免疫荧光技术分析各实验组动物损伤段脊髓组织GAP-43、Nogo-A和NgR蛋白表达;RT-PCR分析IL-6对DRG神经元细胞内GAP-43mRNA、Nogo-AmRNA及NgR mRNA表达水平的影响;RT-PCR分析IL-6对损伤段脊髓组织GAP-43mRNA、Nogo-AmRNA和NgRmRNA表达水平的影响;Western Blot分析方法检测各实验组动物损伤段脊髓组织GAP-43、Nogo-A和NgR蛋白表达。 结果: IL-6诱导大鼠DRG神经元突起生长的离体实验研究:同对照组比较,髓鞘蛋白影响离体培养DRG神经元生存活性,IL-6各浓度组均不影响DRG神经元生存活性;髓鞘蛋白组DRG神经元突起生长明显受抑制,差异有统计学意义(P<0.05);各IL-6组均可以克服髓鞘蛋白对DRG神经元突起再生的抑制作用,促进突起生长,差异有统计学意义(均P<0.05),且IL-6中、高浓度组与低浓度组有显著性差异;中、高浓度IL-6可以完全对抗髓鞘蛋白对DRG神经元突起再生的抑制作用,与对照组比,突起长度无统计学意义(P>0.05)。 IL-6对大鼠脊髓损伤后神经再生的影响:不同剂量的IL-6经脊髓蛛网膜下腔给药均能改善脊髓损伤后大鼠下肢BBB评分,差异有统计学意义(均P<0.05);IL-6(50pmol/kg.d)经蛛网膜下腔给药后损伤部位DAB染色阳性纤维明显增多,神经轴突大量芽生,部分再生神经纤维的芽枝绕过、穿越损伤部位,进入尾侧端脊髓。IL-6治疗组DAB染色阳性神经纤维平均面密度较对照组明显升高(P<0.05)。 IL-6促进大鼠脊髓损伤后神经再生的机制探讨:细胞免疫荧光结果发现同对照组比较,各IL-6干预组DRG神经元GAP-43蛋白表达增强,荧光强度差异有统计学意义(均P<0.05);IL-6上调损伤段脊髓组织中GAP-43蛋白的表达,同时下调Nogo-A和NgR蛋白的表达,差异有统计学意义(均P<0.05);IL-6上调DRG元细胞及脊髓组织GAP-43mRNA表达,同时下调DRG元细胞及脊髓组织Nogo-AmRNA和NgRmRNA的表达水平,差异有统计学意义(均P<0.05)。 结论: 1.不同浓度IL-6对神经元生存活性无影响。髓鞘蛋白影响DRG神经元的生存活性,而且抑制神经元突起生长;IL-6可以对抗髓鞘蛋白对DRG神经元的抑制作用,促进离体培养DRG神经元突起生长,且呈剂量依赖关系。100ng/ml及以上浓度的IL-6可以完全对抗髓鞘蛋白对DRG神经元的抑制作用。 2.不同剂量的IL-6经脊髓蛛网膜下腔给药均能促进损伤轴突再生、改善脊髓损伤后大鼠下肢神经功能。 3. IL-6通过上调离体培养DRG神经元和损伤脊髓GAP-43mRNA,下调Nogo-AmRNA和NgRmRNA表达,调节相应的蛋白表达,从而促进神经元轴突再生。