平滑肌细胞外基质修饰小肠黏膜下层导管促进周围神经修复:开启神经再生新征程

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Biomaterials 12.8

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  周围神经损伤(PNIs)治疗面临诸多难题,为开发理想的无细胞神经引导导管(NGC),研究人员用平滑肌细胞(SMCs)来源的细胞外基质(ECM)修饰小肠黏膜下层(SIS)制备 MyoNerve。研究发现其能促进神经再生,为临床治疗 PNIs 带来新希望。

  在医学领域,周围神经损伤(PNIs)是个不容小觑的问题。它在全球创伤病例中占比约 3 - 5%,常常会导致患者肌肉无力、慢性疼痛,还会使感觉和运动神经功能受损,严重影响患者的生活质量。目前,对于横断性 PNIs,最常用的治疗方法是端到端无张力缝合,而对于存在关键缺损的 PNIs,自体神经移植是临床的 “金标准”。然而,自体神经移植也有不少麻烦,比如神经供体有限,获取供体神经时会给供体部位带来并发症,而且移植的神经与损伤部位还可能存在尺寸不匹配的问题。
为了解决这些棘手的问题,组织工程领域的研究人员一直在努力探索。他们希望能开发出一种理想的无细胞神经引导导管(NGC),为神经再生创造良好的微环境,让受损的神经快速、成功地再生。在众多研究方向中,细胞外基质(ECM)成为了关注焦点。此前研究发现,ECM 具有良好的生物相容性和生物可降解性,是制备无细胞 NGC 的优质候选材料。但无论是脱细胞神经组织,还是像猪小肠黏膜下层(SIS)这类组织,都存在各自的缺陷。脱细胞神经组织来源有限、机械性能差,而 SIS 等虽有合适的三维环境和机械支持,却缺乏促进神经再生的特定生化刺激信号。

四川大学华西医院的研究人员迎难而上,开展了一项极具意义的研究。他们聚焦于平滑肌细胞(SMCs)来源的 ECM,想探究其对神经再生的作用,并开发一种新型的 NGC。研究人员以 SIS 为基础支架,用 SMCs 来源的 ECM 对其进行修饰,制备出了名为 MyoNerve 的导管。研究得出结论:SMCs 来源的 ECM 富含多种神经营养因子,赋予了 MyoNerve 卓越的神经再生能力。它能促进血管生成、施万细胞(SCs)和神经元的增殖与迁移、轴突再生、髓鞘再生,还能助力神经功能恢复。这一研究成果意义重大,为临床功能性神经再生提供了新的选择,有望改善 PNIs 患者的治疗效果。该研究发表在《Biomaterials》杂志上。

研究人员在开展这项研究时,用到了以下几个主要关键技术方法:首先是细胞分离与培养技术,从成年雌性 SD 大鼠子宫中分离出 SMCs 进行培养;然后是材料制备技术,将 SMCs 接种到 SIS 膜上,培养 7 天后脱细胞化,再将膜卷起来干燥制成导管;最后通过体内外实验技术,在体外研究 MyoNerve 对血管生成、细胞行为等的影响,在大鼠坐骨神经缺损模型中评估其体内神经再生和神经支配恢复能力 。

细胞分离和培养


研究人员从购买自华阜康生物技术(北京)有限公司的成年雌性 Sprague - Dawley(SD)大鼠(8 - 10 周龄,体重 230 - 250g)的子宫中分离出 SMCs。具体操作是先处死处于发情期的大鼠,分离出子宫肌层,将其切成 1mm 的碎片,在含有 I 型胶原酶(2mg/mL)的杜氏改良 Eagle 培养基(DMEM,高糖)中,37°C 温和搅拌消化 1 小时。

MyoNerve 的制备和表征


MyoNerve 的制备过程如下:以天然胶原膜 SIS 为基础生物材料,将 SMCs 接种到 SIS 膜上,培养 7 天后 SMCs 在 SIS 上达到 100% 汇合,此时得到 SMCs + SIS。接着对其进行脱细胞化处理,得到 M - SIS。最后将 SIS 和 M - SIS 膜卷起来干燥,分别制成 SIS 导管和 MyoNerve。

研究结果显示:在体外实验中,MyoNerve 展现出优异的生物活性。它能加速血管生成,调节巨噬细胞极化,促进 SCs 的增殖、迁移和伸长,增强 PC12 细胞分化,诱导背根神经节的神经突生长。在体内实验中,以大鼠坐骨神经 10mm 缺损为模型,MyoNerve 通过促进血管生成、SCs 和神经元的增殖与迁移、轴突再生、髓鞘再生,实现了功能性神经再生,促进了神经功能的恢复。

在研究结论和讨论部分,研究人员指出,修复长距离神经缺损仍是临床面临的巨大挑战之一。过去几十年,虽然开发出了多种 NGC,但都存在一些问题。脱细胞化的 ECM 因其优势在制备 NGC 方面受到关注,而 SIS 作为一种天然脱细胞化 ECM,已获得 FDA 批准。此次研究证实了肌肉来源的 ECM 具有神经再生能力,即 “肌肉 - 神经再生轴”,并基于此制备出了 MyoNerve。这一成果不仅为神经再生机制的研究提供了新的思路,更为未来临床治疗 PNIs 提供了一种更具潜力的治疗手段,有望推动周围神经损伤治疗领域的进一步发展。

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