神经工程学神经工程学 (45).pdf

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1、中枢神经再生与修复中枢神经损伤概述中枢神经系统（central nervous system,CNS）大脑皮层下丘脑脊髓端脑间脑脑桥延脑中脑大脑胼胝体丘脑垂体小脑后脑前脑脑干C1T1T12中枢神经系统脑脊髓端脑间脑中脑脑桥延髓小脑中枢神经损伤概述由于物理、化学、生物等因素造成中枢神经组织结构和生理功能的损害所引起的机体功能障碍。中枢神经损伤中枢神经损伤概述Cajal(1852-1934)1958 Liu&Chamber中枢神经具有可塑性1928 Cajal 哺乳动物的中枢神经不能再生中枢神经损伤及再生中枢神经损伤概述有一定数量的神经元存活。再生轴突穿过受损部位。再生轴突延伸至相应的靶细胞，形成

2、功能性连接。成功的神经再生必须达到以下条件：中枢神经损伤概述 保护神经元，减轻继发性损害 去除再生抑制因素，促进再生保守治疗基于中枢神经损伤机制的研究，使用神经保护剂或低温治疗等方法保护受损神经元和降低激发损害。手术干预通过手术去除外伤、出血、缺血等病因以利于中枢神经的功能恢复。中枢神经再生与修复的策略脊髓损伤修复1.胚胎神经组织：利用其较强的生长发育能力。神经组织移植修复营养作用桥梁作用中继作用作用机制：脊髓损伤修复无论胚胎神经组织还是周围神经组织的移植修复，都存在来源有限或伦理等问题，限制了神经组织移植修复脊髓损伤的临床应用。神经组织移植修复2.周围神经移植：利用其损伤后能够再生的能力。脊

3、髓损伤修复Georges Math（1922-2010，法国肿瘤学家、免疫学家，异体骨髓移植第一人）在1959年对暴露于高剂量辐射的6名核研究者进行骨髓移植，开启了细胞移植时代。施万细胞（schwann cells,SCs）嗅鞘细胞（olfactory ensheathing cells,OECs）激活的巨噬细胞（activated macrophages）骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）神经干细胞（neural stem cells,NSCs）胚胎干细胞（embryonic stem cells,ESCs）诱导性多能干细胞（induced pluri

4、potent stem cells,iPSCs）细胞移植脊髓损伤修复施万细胞是周围神经系统的成髓鞘细胞，周围神经损伤后，施万细胞分泌神经营养因子、粘附分子和细胞外基质分子促进轴突再生。施万细胞（SCs）脊髓损伤修复再生的动物实验表明，施万细胞的移植使得脊髓空洞减小、促进轴突延伸并髓鞘化、运动功能也有所恢复，植入的施万细胞还有助于内源性施万细胞向损伤部位迁移以利于脊髓损伤的恢复。单独植入施万细胞修复脊髓损伤的效果有限，需要结合其它策略共同应用。脊髓损伤修复在功能上介于施万细胞和少突胶质细胞之间的一种特殊的胶质细胞，具有神经营养、抑制胶质增生、瘢痕形成、成鞘作用等。为轴突生长提供适宜的微环境及较强

5、的迁移的特性，是促进中枢神经再生的理想候选细胞之一。嗅鞘细胞（OECs）采用嗅球粘膜移植修复脊髓损伤部位脊髓损伤修复激活的巨噬细胞能够产生生长因子和清除神经毒素，对中枢神经系统的稳态维持起积极作用，也是修复机制的重要部分。临床前实验表明，移植周围神经系统内预先激活的巨噬细胞有助于脊髓横断损伤后肢功能的恢复。巨噬细胞案例：2000年，以色列和比利时进行了血液来源的激活单核细胞移植治疗脊髓损伤的期临床试验，8名患者中，3人运动及感觉功能显著恢复。脊髓损伤修复神经干细胞（NSCs）替换丢失的神经细胞（主要是神经元和少突胶质细胞）提供神经营养因子维持原有神经细胞的存活。干细胞案例：2011年，瑞士启动

6、NSCs移植修复脊髓损伤的/期临床试验。脊髓损伤修复诱导性多能干细胞（iPSCs）表现出胚胎干细胞的许多特征，同时绕开了胚胎干细胞相关的伦理问题。基础研究显示，iPSCs来源的神经干细胞植入免疫缺陷小鼠修复脊髓损伤，有助于功能的恢复且没有肿瘤形成。诱导的多能干细胞脊髓损伤修复神经营养因子于整个成年期仍持续表达，参与CNS功能重塑。NGF能够促进胆碱能运动神经轴突、初级疼痛感觉神经轴突的发芽和再生，其下游信号转导分子cAMP的升高可促进感觉神经元的再生，提高cAMP的水平（特别是内源性cAMP）可能是未来脊髓损伤患者治疗措施中的一个重要手段。调节炎症反应阻断抑制再生的因素应用生长因子分子治疗脊髓

7、损伤修复人工生物材料水凝胶、海绵、导管及纳米纤维支架等，综合细胞或药物的使用。N-(2-羟丙基)甲基丙 烯 酰 胺 共 聚 物（PHPMA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物PLGA）、星形聚己内酯（SPCL）等新型高分子材料。组织工程技术修复脊髓损伤的有效性，还需要更多的研究支持。天然生物材料胶原（细胞外基质主要组分），用其填充横断间隙或者置于壳聚糖神经导管内修复脊髓损伤，可促进轴突再生及功能恢复。纤维蛋白（血块的主要成分），通常作为细胞移植或药物的载体，修复脊髓损伤，可增加神经细胞浸润，减小胶质瘢痕。组织工程修复总结细胞修复2.中枢神经损伤的修复1.中枢神经损伤和再生的概念神经组织移植分子治疗组织工程修复