成年動(dòng)物的中樞神經(jīng)再生還有困難嗎? 近日中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院曾園山教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)改變視神經(jīng)的細(xì)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(fù)雜的微環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)信號(hào)調(diào)控機(jī)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(fù)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(xì)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(fù)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(qiáng)烈的抑制神經(jīng)再生微環(huán)境而較少被作為修復(fù)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(fù)中樞神經(jīng)損傷提供新思路。
2020年8月10日，中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院曾園山教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)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(xué)中山醫(yī)學(xué)院的博士生孫佳慧和副研究員李戈博士；中山醫(yī)學(xué)院的曾園山教授為通訊作者。
該研究發(fā)現(xiàn)，脫細(xì)胞技術(shù)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(xì)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(zhǎng)。在去細(xì)胞視神經(jīng)(DON)縱切厚片上的神經(jīng)突起生長(zhǎng)距離顯著長(zhǎng)于生長(zhǎng)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(zhǎng)在DON上的神經(jīng)突起分支也明顯增加。應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)分析了成年豬視神經(jīng)、去細(xì)胞豬視神經(jīng)和胚胎豬視神經(jīng)三種細(xì)胞外基質(zhì)成份，發(fā)現(xiàn)去細(xì)胞視神經(jīng)的蛋白成份有轉(zhuǎn)向胚胎化的趨勢(shì)：脫細(xì)胞技術(shù)選擇性去除一些抑制神經(jīng)突起生長(zhǎng)分子，如髓鞘相關(guān)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(zhǎng)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(dǎo)致神經(jīng)突起直行生長(zhǎng)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(shù)路徑，也為DON作為天然生物支架在神經(jīng)損傷修復(fù)中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
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說明：A. 示意脫細(xì)胞技術(shù)改變了穩(wěn)定態(tài)的中樞神經(jīng)組織微環(huán)境。經(jīng)脫細(xì)胞處理后中樞神經(jīng)組織的細(xì)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(dǎo)致其微環(huán)境由穩(wěn)定態(tài)(steady state)轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)態(tài)(stimulative state)。B. 示三種神經(jīng)組織(ON, SN, SC)與其對(duì)應(yīng)的去細(xì)胞神經(jīng)組織(DON，DSN，DSC)縱切厚片對(duì)DRG神經(jīng)突起生長(zhǎng)的影響。C. 韋恩圖顯示三種去細(xì)胞神經(jīng)組織(DON，DSN，DSC)所保留的細(xì)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(zhǎng)(白箭頭示)的關(guān)系；模式圖顯示去細(xì)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(guān)系。
該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委重大項(xiàng)目課題、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和廣東省自然科學(xué)基金博士啟動(dòng)項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220305354
