表面修饰胶原壳聚糖支架有助于坐骨神经大段缺损快速再生

2013-05-29 16:23 来源:丁香园 作者:第五十七回
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外周神经损伤后如何达到快速再生是一个巨大的挑战。近年来人们已经开发了大量用于神经再生的生物材料并经动物实验证实具有一定的成效,但到目前为止仍无理想的材料能快速有效地帮助修复大段神经缺损。第四军医大学西京医院骨科的Xiao W等已经设计制造了一种由I型胶原和壳聚糖组成的胶原壳聚糖(CCH)支架,这种支架具有开放式结构并且机械性能良好,能为细胞增殖、迁移及分化提供满意的微环境。尽管初步研究显示之种支架材料能促进长度达15mm的神经缺损的再生,并能部分恢复神经功能,但修复时间及其它临床效果均欠佳。为了进一步提高神经缺损的修复效果,Xiao W等对CCH支架进行了改进,以表面粘附肽(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸[RGD]片段)对其进行表面修饰并以动物实验进行验证,结果显示RGD-CCH能更有效地促进大段神经缺损的快速修复。相关研究结果发表于最近一期Injury上。

该研究采用I型胶原及壳聚糖以常规方法制作CCH后,加入RGD多肽使其成为RGD修饰的CCH(RGD-CCH)支架,并测定相关材料的超微结构和氨基酸含量。将实验动物(成年雄性SD大鼠)分为4组,制作15mm长的坐骨神经缺损模型,分别以自体神经段修复、CCH桥接、RGD-CCH桥接、以及不予以任何组织桥接。术后以电生理方法及荧光金逆向示踪等方法了解轴索再生情况,并取腓肠肌标本行组织学检查。

表1 动物分组情况



图1 支架的外观及超微结构:A 支架材料外观,B 支架纵切面扫描电镜下的结构,C 支架横截面扫描电镜下的结构,D CCH及RGD-CCH扫描电镜观察结果的比较

研究结果显示:

1、CCH和RGD-CCH的超微结构相似;

2、电生理检测显示术后4周时,各组动物均未检测到复合肌肉动作电位(CMAP);术后2月时,除无移植组动物外,RGD-CCH组、CCH组、以及自体神经移植组均能检测到CMAP,其中自体神经移植组运动神经传导速度(NCV)高于CCH组及RGD-CCH组,而RGD-CCH组的CMAP及NCV的峰值均高于CCH组,CCH组近端CMAP潜伏期较RGD-CCH组更长;

3、荧光金逆向示踪显示注射FG 1周后,即能在手术侧腰段脊髓灰质前角及背根神经节处观察到标记的神经元;

4、术后1或2个月时,取移植节段组织行组织学检查显示所有移植组均有神经再生,RGD-CCH移植组再生组织标本的结构与自体神经移植组相似,并优于CCH组;三组腓肠肌标本均有不同程度萎缩,且三组之间的差异具有统计学意义。




图2 电生理检测结果:* 与RGD-CCH组相比P < 0.05,# 与自体移植组相比P < 0.05




图3 FG标记的神经元情况,A1-C1为脊髓灰质前角,A2-C2为脊髓背根神经节。A:RGD-CCH组,B:CCH组,C:自体神经移植组,D:三组标本中FG标记细胞数量的比较(* 与RGD-CCH组相比P < 0.05,# 与自体移植组相比P < 0.05)


图4 甲苯胺蓝染色结果。A:RGD-CCH组,B:CCH组,C:自体神经移植组,D:阴性对照组,E:正常神经。A1、B1、C1:术后4周;A2、B2、C2:术后8周。CCH组再生神经纤维较细,稀少且髓鞘排列不整齐。RGD-CCH组再生神经纤维较粗且成熟,且可见更多血管及细胞结构。无移植组则神经缺损段组织标本中未见任何再生神经纤维。


图5 Masson trichrome染色结果。A:正常肌肉;B:RGD-CCH组;C:CCH组;D:阴性对照组;E:自体神经移植组。CCG、RGD-CCH、以及自体神经移植组标本中的肌纤维横截面面积均减小,且三组之间差异显著(P < 0.05)。标本中胶原纤维比例之间也有显著差异(P < 0.05)。

通过上述研究,Xiao W等认为新型的经表面修饰的CCH(RGD-CCH)支架促进神经再生的能力优于CCH支架。RGD对CCH进行表面修饰能有效提高CCH支架促神经再生的能力,将来RGD-CCH可能成为修复外周神经损伤的良好选择。

Rapid sciatic nerve regeneration of rats by a surface modified collagen–chitosan scaffold

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编辑: arztwei

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