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中枢神经系统(central nervous system,CNS)的再生是一个世界性的难题,与皮肤、肌肉、肝组织和外周神经(peripheral nervous system,PNS)相比,成熟的CNS组织的再生能力十分有限。组织工程是一种促进CNS再生的很有希望的途径之一。本课题模拟CNS组织的细胞外基质的基本成分和结构,研究以壳聚糖(chitosan)作为CNS组织工程框架材料,并且复合神经营养因子—3(Neurotrophin—3,NT—3)后,观察壳聚糖生物活性载体(壳聚糖复合NT—3)移植对大鼠创伤性脑损伤的修复作用及对大鼠认知行为变化的影响。
将Wistar大鼠随机分为实验组30只,手术进行脑损伤后植入具有三维网架结构的壳聚糖生物活性载体(以下简称载体);对照组30只,损伤脑组织后植入单纯壳聚糖材料;单纯损伤组30只,单纯损伤脑组织但不进行移植治疗;假损伤组15只,即只手术掀起动物待损伤区的颅骨骨瓣但不损伤脑组织。分别于术后11—15天,26—30天及56—60天采用Morris水迷宫的方法记录各组动物到达平台的逃避潜伏期,评价各组动物的认知行为变化后,灌杀动物,取脑进行连续冠状切片,HE染色与Nissl染色观察移植物与宿主损伤区周围组织的融合情况;GFAP免疫组织化学检测损伤区边缘阳性细胞的数目,进行统计学分析,反映胶质瘢痕的形成情况;NF免疫组织化学染色显示损伤区内及移植物中神经纤维的生长情况;另外,本实验应用BDA—FITC神经示踪方法对神经通路重建进行评价,具体方法为在损伤区对侧对称位置注射BDA—FITC,24小时后灌杀动物,取脑进行连续冠状切片,荧光显微镜下观察示踪剂走行情况。
本实验研究结果显示:水迷宫实验中各时间点单纯损伤组与假损伤组动物的潜伏期存在明显差异,壳聚糖生物活性载体移植组及单纯壳聚糖移植组动物潜伏期与单纯损伤组有明显统计学差异,并且与假损伤组相比没有统计学意义;移植物与大鼠脑组织整合良好;移植组损伤区边缘GFAP阳性细胞计数与对照组相比有明显统计学意义;术后1个月时NF免疫组化染色显示有神经纤维长入,并有NF阳性细胞及神经纤维出现于移植物内;由损伤对侧对称位置注射BDA—FITC进行神经束路追踪,在载体移植组的损伤区内发现被标记的神经元及神经纤维。由此本课题得出以下结论:本实验采取的创伤性脑损伤模型成功造成动物认知行为的障碍:壳聚糖生物活性载体移植的治疗方法能够改善创伤性脑损伤动物的认知功能障碍,减少损伤部位的瘢痕形成,并且能够诱导神经元迁移至损伤区,促进损伤区内神经纤维的生长,最终导致了神经通路的重建。