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不同路径输注hUC-MSCs治疗偏瘫型脑瘫大鼠模型运动障碍的作用与机制探讨

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2023-06-11
  • 来源:上海论文网

医学论文哪里有?本研究存在几点不足,首先是由于脑瘫的病因复杂,本研究仅探索了其中一种模型;其次是经鼻输注是干细胞治疗脑瘫中使用较多的输注方式之一,本研究未能将该方式纳入研究;第三是脑瘫中有50%伴发认知障碍,本研究未关注干细胞经三种路径输注治疗对认知方面的影响及不良反应。

2.文献综述

2.1脑性瘫痪

2.1.1流行病学与病因

CP是导致儿童肢体残疾的最常见原因。1861年首次描述了CP的情况,1889首次使用了“CP”一词,1948年调查研究发现英格兰和威尔士16岁以下的儿童中CP患病率为1.12‰,1958年有研究显示活产儿中CP患病率为1.8‰[17],20世纪下半叶发达国家CP患病率为1.5-2.5‰[18,19]。近20年来,受益于医学技术的发展,低体重早产儿存活率提高,加上高危因素难以防治,导致CP的发生率仍较高,约为2‰-3.5‰[3]。此外,研究发现CP发生率与出生体重和胎龄存在负相关关系,出生体重在1000-1499g的活产儿CP患病率为59.18‰,而体重在2500g以上CP患病率为1.33‰;妊娠28周前出生的活产儿CP患病率为111.80‰,而36周后出生的CP患病率为1.35‰[20]。

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CP的病因复杂,有学者提出产前、产时和产后三个不同阶段均存在引起CP的高危因素[6,21]。妊娠风险包括遗传学、出生缺陷、多胎、男性、母体甲状腺疾病或子痫前期、感染、宫内生长受限、早产和药物滥用,最近的研究发现CP患者可能存在致病性单基因突变,载脂蛋白E(apolipoprotein E,APOE)基因型与CP的风险和严重程度相关[8]。围产期分娩风险包括急性产时窒息、癫痫发作、低血糖、黄疸和感染[22]。新生儿后期的风险包括中风、感染、手术并发症以及24个月内发生的脑损伤[23]。

3.资料与方法

3.1实验动物

本实验使用的14只SPF级Wistar孕鼠,购自南方医科大学实验动物管理中心(中国,广州;许可证:SCXK(粤)2016-0041)。控制光/暗循环为12小时、空气湿度为40-70%、温度为22-25℃,同时保证充足的饲料和饮水供应饲养孕鼠至生产,共产仔174只,所有大鼠均按照此标准实验条件进行饲养。本实验经广州市妇女儿童医疗中心实验动物委员会批准,严格按照国家实验动物保护与使用指南进行,实验过程严格遵循相关动物伦理原则,尽最大的努力减少动物的使用数量和实验动物的痛苦。

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5.讨论

5.1缺氧缺血损伤成功建立偏瘫型脑瘫模型鼠

脑瘫最常见的病理原因之一是PVL,弥漫性的PVL的特征是星形胶质细胞和小胶质细胞增多以及髓鞘形成不足,其损伤机制研究最多的是Pre-OL的损伤[58]。人类对脑室周围白质损伤的易感高峰期是在妊娠的23-32周之间,啮齿动物的P2-3与人类早产儿23-32周相似,啮齿动物P7-10与人类足月婴儿的36-40周相当[58]。Dean等[79]通过比对啮齿动物与人类大脑发育事件,发现未成熟的OL在大鼠的P5时达到峰值,我们选择出生后5天的大鼠幼崽模拟32-36周的人类婴儿进行脑瘫模型建立,此阶段尚未进入神经胶质发生、轴突和树突增长高峰期,可在保证大鼠幼崽低死亡率的同时致使未成熟的OL损伤严重。HI导致葡糖糖剥夺和炎症是启动PVL的主要机制,低体温(31-34℃)可以减少对皮层的脑损伤[80]。因此,确保大鼠左侧颈总动脉离断后,严格控制其在37℃环境中暴露于6%-8%O2浓度3小时,缺氧过程中观察见大鼠幼崽出现惊厥、抽搐、浑身泛白发紫等现象,缺氧结束可见大鼠肢体向右侧蜷缩。待HCP鼠症状稳定后,P18时的病理切片出现神经元减少、髓鞘损伤严重等情况,运动行为学实验可见出现运动功能障碍,证明HCP模型鼠建立成功。

5.2细胞归巢与输注路径相关

P20-21的啮齿动物相当于2-3岁的人类,在这个阶段大脑发育达到成年重量的90%,且突触密度峰值为成年水平的50%以上,髓鞘形成率达到峰值[79],本实验选择此阶段进行MSCs治疗干预,一是接近临床接受干细胞患儿的较小年龄阶段,二是此阶段大脑发育较为完善。MSCs可以通过基质细胞衍生因子-1α(stromal derived factor-1α,SDF-1α)与存在于MSCs受体CXCR4之间的相互作用来归巢到缺氧缺血病变部位,SDF-1α在病变部位附近上调并至少表达14天[81]。我们的研究结果显示,经尾静脉输注DiR标记的hUC-MSCs后3小时在在尾部和肝脏部位检测到,并持续7天,这可能与MSCs直径(15-19μm)较大,难以通过体内微小毛细血管有关[82]。Rochefort等[83]将骨髓MSCs输注于6周大的肺动脉高压模型鼠中,发现MSCs 1小时后的肺部蓄积率为50-60%,3小时后降至约30%,并在肝脏和脾脏内有见分布。Kidd等[84]将萤火虫荧光素酶标记的MSCs经静脉输注于炎症小鼠模型中,也发现24小时MSCs即可完全迁移到肝脏和脾脏。有数据显示MSC静脉输注只有不到1%的MSCs可在损伤的脑部被检测到[85],本实验未在尾静脉输注组的脑部检测到细胞信号,推测一方面可能由于MSCs初始在肺部捕获后改变了组织的归巢能力,导致在体内的网状内皮系统中非特异性积累;另一方面可能仅有极少部分MSCs能透过血脑屏障归巢到损伤大脑,但由于数量极少,加上DiR标记细胞膜成分,信号会随着细胞分裂分化而减弱,导致无法在脑部检测到。在正常大鼠经鞘内输注MSCs需要6到12小时才能迁移到大脑[86],本实验中经鞘内输注的DiR-hUCMSCs 3小时后在HCP大鼠脑部检测到信号,信号在脑部持续约1周,鞘内持续约2周,表明MSCs可抵达损伤大脑并持续存活一段时间,MSCs对于损伤部位的归巢能力似乎更强。经侧脑室输注是直接针对损伤部位的递送方式,能够将足够数量的细胞递送到受损的大脑中,使hUC-MSCs实现最小损失[87],本实验观测到细胞信号集中在脑部,存活至少2周以上。然而,由于该方式涉及侵入性脑部手术,脑碎片和细胞悬浮物及具有粘附特性的干细胞都可能导致额外的脑损伤[87],我们观察到经侧脑室输注的大鼠在手术结束后1-3天活动性较少,说明存在一定创伤性。

6.创新、不足与展望

本研究在理论上创新,首次提出直接比较干细胞经三种路径输注治疗脑瘫的效用追踪及验证;技术上创新,通过亲脂性荧光菁染料DiR标记细胞膜进行活体成像来追踪细胞归巢,直观地观测到细胞在体内的分布并且通过量化其信号强度对比出三种路径输注细胞输注的损耗;结合发育里程碑设计三个时间点追踪三种路径输注hUC-MSCs对HCP大鼠运动功能改善的情况,更加全面地评价了三种输注方式的作用及机制关系,反映出干细胞输注路径对疗效的影响,对于指导临床有实用意义。

本研究存在几点不足,首先是由于脑瘫的病因复杂,本研究仅探索了其中一种模型;其次是经鼻输注是干细胞治疗脑瘫中使用较多的输注方式之一,本研究未能将该方式纳入研究;第三是脑瘫中有50%伴发认知障碍,本研究未关注干细胞经三种路径输注治疗对认知方面的影响及不良反应。在未来的研究中,可考虑联合脑瘫损伤的多种因素制备更完善的脑瘫模型,探究其他更多输注方式的作用及机制以及研究不同细胞来源、输注剂量、输注时机追踪技术及不良反应等,为干细胞的临床转化提供科学依据。

参考文献(略)

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