成年動物的中樞神經(jīng)再生還有困難嗎? 近日中山大學中山醫(yī)學院曾園山教授團隊發(fā)現(xiàn)改變視神經(jīng)的細胞外基質(zhì)可逆轉(zhuǎn)其抑制神經(jīng)再生的組織微環(huán)境。相比于周圍神經(jīng)再生，中樞神經(jīng)損傷后的再生涉及一系列更為復雜的微環(huán)境與細胞內(nèi)信號調(diào)控機制。如何優(yōu)化受損傷組織微環(huán)境并提高神經(jīng)移植物的結(jié)構(gòu)仿生性，是利用組織工程原理修復中樞神經(jīng)損傷的主要策略和急需攻克的難題。自體周圍神經(jīng)或去細胞周圍神經(jīng)移植物因其結(jié)構(gòu)仿生性和較低的免疫原性被用于修復周圍神經(jīng)，并取得了良好的療效。中樞神經(jīng)移植物在理論上也具有很好的結(jié)構(gòu)仿生性，但因其具有強烈的抑制神經(jīng)再生微環(huán)境而較少被作為修復神經(jīng)損傷的天然-生物材料。因此，優(yōu)化中樞神經(jīng)組織微環(huán)境可以為組織工程神經(jīng)移植物修復中樞神經(jīng)損傷提供新思路。
2020年8月10日，中山大學中山醫(yī)學院曾園山教授團隊在國際TOP期刋Biomaterials(中科院一區(qū)，IF=10.273)上在線發(fā)表了題為Decellularization optimizes the inhibitory microenvironment of the optic nerve to support neurite growth的研究成果。該論文共同第一作者為中山大學中山醫(yī)學院的博士生孫佳慧和副研究員李戈博士；中山醫(yī)學院的曾園山教授為通訊作者。
該研究發(fā)現(xiàn)，脫細胞技術逆轉(zhuǎn)了成年豬視神經(jīng)抑制神經(jīng)再生的微環(huán)境，使其更接近于胚胎豬視神經(jīng)的細胞外基質(zhì)成份，優(yōu)化了視神經(jīng)的功能，使之支持背根神經(jīng)節(jié)(DRG)神經(jīng)突起直行生長。在去細胞視神經(jīng)(DON)縱切厚片上的神經(jīng)突起生長距離顯著長于生長在正常視神經(jīng)(ON)縱切厚片上的神經(jīng)突起。與ON相比，生長在DON上的神經(jīng)突起分支也明顯增加。應用蛋白組學技術分析了成年豬視神經(jīng)、去細胞豬視神經(jīng)和胚胎豬視神經(jīng)三種細胞外基質(zhì)成份，發(fā)現(xiàn)去細胞視神經(jīng)的蛋白成份有轉(zhuǎn)向胚胎化的趨勢：脫細胞技術選擇性去除一些抑制神經(jīng)突起生長分子，如髓鞘相關糖蛋白(MAG)和硫酸軟骨素蛋白多糖(CSPGs)等，并保留了支持神經(jīng)突起生長的蛋白成份，包括四型膠原(COL4)和層粘連蛋白(LAM)等。位于DON縱切厚片結(jié)締組織隔膜上的COL4和LAM被證明與DRG神經(jīng)突起上的整合素α1(ITGA1)結(jié)合，是導致神經(jīng)突起直行生長的因素之一。該研究為優(yōu)化中樞神經(jīng)組織微環(huán)境向有利于神經(jīng)再生的功能轉(zhuǎn)變提供了可行的技術路徑，也為DON作為天然生物支架在神經(jīng)損傷修復中的應用奠定了理論基礎。
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說明：A. 示意脫細胞技術改變了穩(wěn)定態(tài)的中樞神經(jīng)組織微環(huán)境。經(jīng)脫細胞處理后中樞神經(jīng)組織的細胞外基質(zhì)的顯著變化是抑制神經(jīng)再生成份減少，促使神經(jīng)再生成份比例增多，導致其微環(huán)境由穩(wěn)定態(tài)(steady state)轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M態(tài)(stimulative state)。B. 示三種神經(jīng)組織(ON, SN, SC)與其對應的去細胞神經(jīng)組織(DON，DSN，DSC)縱切厚片對DRG神經(jīng)突起生長的影響。C. 韋恩圖顯示三種去細胞神經(jīng)組織(DON，DSN，DSC)所保留的細胞外基質(zhì)蛋白成份。D. 示正常視神經(jīng)(ON)縱切厚片結(jié)締組織隔膜(白箭示)與其支持DRG神經(jīng)突起直行生長(白箭頭示)的關系；模式圖顯示去細胞視神經(jīng)縱切厚片界面(DON interface)上的COL4/LAM與神經(jīng)突起(Neurite)上的ITGA1之間的關系。
該研究得到了國家自然科學基金委重大項目課題、國家重點研發(fā)計劃項目和廣東省自然科學基金博士啟動項目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220305354
