电磁场对雪旺细胞的激活作用及其在周围神经损伤修复中的应用

The treatment of peripheral nerve gap is one of the unresolved clinical problems wordwide. The establishment of continous bioactive micro-environment at the site of nerve injury is the key to achieve successful nerve regeneration. Based on our previous studies, we proposed a new concept that using pulsed electromagnetic field(PEMF)to activate Schwann cells. The PEMF-activated Schwann cells were used to establish a local bioactive micro-environment at the site of nerve injury. After the implantation of PEMF-activated Schwann cells into the site of nerve injury in vivo. PEMF was applied to the site of nerve injury to continously activate Schwann cells. The efficacy of PEMF-activated Schwann cells in nerve injury repair was investigated by a combination of morphological studies, electrophysiological studies, behaviral studies and retrograde labelling. The cellular mechanism underlying the benificial effect of PEMF-activated Schwann cells on nerve regeneration was also investigated in the present study. The present study proposes a new concept of "PEMF-activated Schwann cells", and investigates its efficacy in peripheral nerve injury. The findings will provide evidence for its application in nerve injury repair, as well as new angle for the treatment of neural trauma.

周围神经缺损的治疗是尚未解决的世界性难题。构建神经损伤局部持续作用的生物学微环境是促进神经损伤修复效果的关键。本项目围绕"神经损伤局部持续作用的生物学微环境的构建"这一科学问题，以前期研究为基础，提出应用电磁场激活雪旺细胞的新理念，制备"电磁场激活态雪旺细胞"。以其作为新型种子细胞构建神经损伤局部生物学微环境，将"电磁场激活态雪旺细胞"移植入实验动物神经损伤局部，同时辅以术后电磁场对移植入体内的"激活态雪旺细胞"进行持续激活，赋予神经损伤局部持续作用的生物学微环境，应用形态学、电生理、行为学、逆行示踪等技术明确"电磁场激活态雪旺细胞"的神经损伤修复效果，并在动物模型中分析"电磁场激活态雪旺细胞"促进神经损伤修复的分子机制。本项目提出了"电磁场激活态雪旺细胞"这一新理念，并明确了其在神经损伤修复中的作用及机制，为其在神经损伤治疗中的应用提实验依据，为神经损伤的治疗提供新的研究思路。

周围神经损伤是临床上常见的创伤类型，尤其是长节段的神经缺损一直是最为棘手的治疗难题之一。构建组织工程神经来修复神经缺损是目前研究的重要方向之一。然而单纯依靠支架材料进行修复往往存在神经生长时间过长，靶肌肉萎缩程度严重等现象，修复效果并不理想。如何在神经修复材料局部构建有利于神经再生的生物学微环境，是决定神经缺损修复效果的一个重要因素。以往研究发现，将种子细胞复合在神经支架内部是构建神经修复材料局部生物学微环境的一个有效方法。雪旺细胞作为周围神经系统的重要胶质支持细胞，在神经再生中发挥着重要作用。然而，雪旺细胞经分离培养后，其合成及分泌神经营养因子和细胞粘附分子的能力显著下降，不能持续、高效的合成神经营养因子等有利于神经再生的分子，在一定程度上限制了雪旺细胞构建神经支架局部生物学微环境的能力。因此，寻找可有效激活雪旺细胞，促进其持续、高效合成多种神经营养因子及其他有利于神经再生分子的技术具有重要意义。. 本项目通过研究发现：电磁场作为一种安全、经济、无创、易实施的物理方法，可有效的调节多种细胞的生物学性能，包括分化、增殖、凋亡、伸展和迁移等，并且可以促进神经元突起的生长，延缓靶肌肉的萎缩，加速创伤愈合等。通过脉冲电磁场（2.0 mT；50Hz）干预雪旺细胞4小时，发现可促进雪旺细胞的增殖并激活其合成、分泌多种神经营养因子（BDNF，GDNF，VEGF），进而激活雪旺细胞的生物学功能。以雪旺细胞复合神经导管，并辅以电磁场进行实时刺激，来修复大鼠12mm坐骨神经缺损，发现电磁场作用下的雪旺细胞与胶原壳聚糖导管复合组可观察到更多均匀分布的轴突，再生神经纤维的数量和直径明显高于其他各组，并最接近自体神经组。该组靶肌肉HE 染色显示腓肠肌萎缩情况得到明显缓解，脊髓前角运动神经元和背根神经节内感觉神经元的数目显著高于其他各组，坐骨神经指数的逆转速度高于其他几组，神经传导速度、潜伏期和波幅也显著优于无磁刺激组，并与自体神经组无差异，同时该组的BDNF、GDNF以及VEGF基因的表达水平明显升高。因此，本项目发现电磁场在体内和体外均可激活雪旺细胞，有效促进周围神经缺损的修复。. 本项目获得国家发明专利1项，发表SCI论文4篇，培养博士研究生1名，目前还有3名博士，1名硕士在读。