碱性成纤维细胞生长因子促进脊髓损伤小鼠内源性神经干细胞的增殖

中国组织工程研究第20卷第23期2016–06–03出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJune3,2016Vol.20,No.23P.O.Box10002,Shenyang110180·研究原著·李宇博，男，1988年生，北京市人，汉族，2015年首都医科大学毕业，硕士，医师，主要从事脊柱外科研究。通讯作者：李宇博，首都医科大学附属北京朝阳医院骨科，北京市100020中图分类号:R394.2文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)23-03476-08稿件接受：2016-04-04碱性成纤维细胞生长因子促进脊髓损伤小鼠内源性神经干细胞的增殖李宇博1，丁立祥2(1首都医科大学附属北京朝阳医院骨科，北京市100020；2首都医科大学附属北京世纪坛医院脊柱外科，北京市100038)引用本文：李宇博，丁立祥.碱性成纤维细胞生长因子促进脊髓损伤小鼠内源性神经干细胞的增殖[J].中国组织工程研究，2016，20(23):3476-3483.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.23.020ORCID:0000-0003-0850-525X(李宇博)文章快速阅读：文题释义：荧光金：荧光金系脂溶性染料，能标记细胞质，在紫外线(323nm)激发下发金黄色光(408nm)，属慢速轴浆运输类，细胞核不着色，能很好地显示树突分支，细胞外无荧光染料渗漏．不易扩散。与周围组织分界清晰。此染料在细胞质内的存在不超过3周。脊髓损伤轴突再生障碍：最近研究表明，脊髓损伤后轴突的再生失败是由多种原因造成的，包括缺少相应物质以支持轴突接触并通过相应损伤部位，损伤区域产生的细胞外基质及髓鞘形成相关的抑制因子，缺少相应的神经刺激，成年人神经元的内在生长能力缺乏，以及广泛的二次损伤所引起的炎性反应等，共同引起轴突再生障碍。摘要背景：目前对于脊髓损伤的治疗主要以激素冲击及手术解除压迫为主，但是对已损伤的神经元无特效疗法。神经生长因子及内源性神经干细胞的应用，可以使神经元再生、轴突再髓鞘化，为脊髓损伤的治疗提供了新思路。目的：探讨碱性成纤维细胞生长因子对脊髓损伤后内源性神经干细胞增殖的影响及其与荧光金标记神经元数量增加的相关性。方法：昆明小鼠48只随机分为正常组、脊髓损伤组、治疗组、假手术组。脊髓损伤组、治疗组建立急性脊髓损伤模型，正常组仅实施手术而不损伤脊髓，在脊髓损伤后恢复意识2h起开始，治疗组每日腹腔内注射溶有碱性成纤维细胞生长因子(25μg/kg)的含1%白蛋白的MTPBS。在第7天对前3组小鼠再次实施手术，于L1节段置入浸润荧光金的无菌明胶海绵，假手术组不进行处理。运用Rotarod和PlatformHang实验对小鼠的运动能力进行测试，使用荧光金对小鼠皮质脊髓束和红核脊髓束中的神经元进行标记计数，通过免疫组化检测nestin阳性内源性神经干细胞的数量，同时分析荧光金标记的神经元数量与内源性神经干细胞数量间的相关性。结果与结论：①碱性成纤维细胞生长因子可显著改善受伤小鼠的运动功能，经碱性成纤维细胞生长因子处理后内源性神经干细胞数量明显升高，且与荧光金标记的神经元数量的增加存在相关性；②结果表明，碱性成纤维细胞生长因子在脊髓损伤后内源性神经干细胞的增殖过程中起着重要作用，而内源性神经干细胞通过增加再生神经元的数量使运动功能得到恢复。碱性成纤维细胞生长因子促进脊髓损伤小鼠内源性神经干细胞的增殖脊髓损伤昆明小鼠二者存在明确的线性关系腹腔内注射溶有碱性成纤维细胞生长因子(25μg/kg)的含1%白蛋白的MTPBS在术后第7天再次实施手术，于L1节段置入浸润荧光金的无菌明胶海绵碱性成纤维细胞生长因子可以促进损伤后内源性神经干细胞的增殖，并进一步增加神经元数量，改善运动功能荧光金标记的神经元计数明显增加Nestin阳性的内源性神经干细胞计数明显增加Rotarod测试和Platform测试运动功能明显增高李宇博，等.碱性成纤维细胞生长因子促进脊髓损伤小鼠内源性神经干细胞的增殖ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH3477:LiYu-bo,DepartmentofOrthopedics,AffiliatedBeijingChaoyangHospitalofCapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China关键词：干细胞；神经干细胞；脊髓损伤；神经生长因子；碱性成纤维细胞生长因子；内源性神经干细胞；国家自然科学基金主题词：脊髓损伤；成纤维细胞生长因子2；神经干细胞；组织工程基金资助：国家自然科学基金青年项目(31300923)BasicfibroblastgrowthfactorspromoteproliferationofendogenousneuralstemcellsafterspinalcordinjuryinmiceLiYu-bo1,DingLi-xiang2(1DepartmentofOrthopedics,AffiliatedBeijingChaoyangHospitalofCapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China;2DepartmentofSpineSurgery,AffiliatedBeijingShijitanHospitalofCapitalMedicalUniversity,Beijing100038,China)AbstractBACKGROUND:Sofarsteroidpulsetherapyandsurgicaldecompressionarethemainacceptedtherapiesforspinalcordinjury,butthesemethodsmakenoeffectsoninjuredneurons.Nervegrowthfactorsandendogenousneuralstemcellsplayaroleintheneuronalregenerationandremyelination,whichprovidesanewideaforspinalcordinjurytreatment.OBJECTIVE:Toexploretheeffectofthebasicfibroblastgrowthfactoronproliferationofendogenousneuralstemcellsafterspinalcordinjuryandtoanalyzeitsrelationshipwiththeincreasedfluoro-goldlabeledneurons.METHODS:Totally48Kunmingmicewererandomlydividedintofourgroupsincludingnormal,spinalcordinjury,treatmentandshamoperationgroups.Acutespinalcordinjurymodelswereestablishedinthespinalcordinjuryandtreatmentgroups,andthenormalgroupwassubjectedtooperationthatdidnotdamagethespinalcord.At2hoursafterregainingconsciousness,thetreatmentgroupwasgivendailyinjectionofMTPBScontaining25μg/kgbasicfibroblastgrowthfactorsand1%album.Andat7days,laminectomywascarriedoutagainattheL1segmentintheformerthreegroupsandasmallpieceofsterilegelfoamsoakedwithfluoro-goldwasinsertedintotheincision.Theshamoperationgroupwasgivennoprocessing.Afterwards,mousemotorbehaviorwasassessedusingRotarodandPlatformHangtests;neuronsinthecorticospinalandrubrospinaltractswerelabeledwithfluoro-gold;thenumberofendogenousneuralstemcellspositivefornestinwasdetectedbyimmunohistochemistrymethod.Besides,thecorrelationbetweenthenumberoffluoro-goldlabeledneuronsandthenumberofendogenousneuralstemcellswasassessed.RESULTSANDCONCLUSION:Thebasicfibroblastgrowthfactorcouldsignificantlyimprovethemousemotorbehaviorafterspinalcordinjury.Andthenumberofendogenousneuralstemcellswassignificantlyincreasedafterthebasicfibroblastgrowthfactorinjection,whichwasrelatedtotheincreasedfluoro-goldlabeledneurons.Inconclusion,basicfibroblastgrowthfactorsplayanimportantroleintheproliferationofendogenousneuralstemcellsafterspinalcordinjury.Furthermore,endogenousneuralstemcellsimprovelocomotivebehaviorsbyencouragingtheneuronalproliferation.Subjectheadings:SpinalCordInjuries;FibroblastGrowthFactor2;NeuralStemCells;TissueEngineeringFunding:theYouthProjectofNationalNaturalScienceFoundationofChina,No.31300923Citethisarticle:LiYB,DingLX.Basicfibroblastgrowthfactorspromoteproliferationofendogenousneuralstemcellsafterspinalcordinjuryinmice.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(23):3476-3483.0引言Introduction脊髓损伤后的功能丧失主要与不可逆的神经元死亡以及轴突的脱髓鞘有关，虽然在过去几十年有很多针对脊髓损伤的研究，但目前尚无令人满意的治疗方法。成年哺乳动物的内源性神经干细胞主要位于海马齿状回、嗅球、室管膜区、侧脑室壁、下丘脑、小脑皮质、大脑及脊髓的中线结构处[1-2]。当处于病理情况，例如脊髓损伤时，内源性神经干细胞会偏离原本的迁移方向，转而向损伤区域迁移并进行神