神经组织工程-课件.ppt

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1、神神经组织工程工程Nerve tissue engineering展示人：周琬露展示人：周琬露contentcontent神神经组织简介介神神经组织工程工程简介介神神经组织工程工程应用用实例例感想与感想与总结神神经经组组织织简简介介神神经经系系统统中枢神经系统中枢神经系统周围神经系统周围神经系统脑脑脊髓脊髓脑神经脑神经脊神经脊神经内脏神经内脏神经神神经经组组织织简简介介神神经经组组织织细细胞胞神经元神经元神经胶质细胞神经胶质细胞假单极神经元、双极假单极神经元、双极神经元、多极神经元神经元、多极神经元（按形态分类）（按形态分类）运动神经元、感觉神运动神经元、感觉神经元、联络神经元经元、联络神经元

2、（按功能分类）（按功能分类）星形胶质细胞星形胶质细胞少突胶质细胞少突胶质细胞脉络丛细胞脉络丛细胞小胶质细胞小胶质细胞神经膜细胞神经膜细胞（Schwann细胞细胞）卫星细胞卫星细胞神神经经组组织织简简介介神经纤维神经纤维损伤损伤神经膜细神经膜细胞分裂胞分裂形成神经形成神经索索轴索伸长轴索伸长到达原来到达原来组织组织形成末梢形成末梢恢复原来恢复原来功能功能完全康复完全康复共需共需3636个月个月神神经经组组织织简简介介 中枢神经系统的再生比周围神经系统要困中枢神经系统的再生比周围神经系统要困难，中枢神经系统难，中枢神经系统无神经膜细胞无神经膜细胞，亦，亦无基膜包无基膜包裹裹，损伤后胶质细胞增生肥大

3、，形成致密的，损伤后胶质细胞增生肥大，形成致密的胶胶质瘢痕质瘢痕。大多数再生的轴突支不能通过此胶质。大多数再生的轴突支不能通过此胶质瘢痕。瘢痕。但近年来发现，一些但近年来发现，一些单胺能纤维单胺能纤维越过中枢越过中枢神经的损伤部位，横断哺乳动物的垂体柄，下神经的损伤部位，横断哺乳动物的垂体柄，下丘脑的神经分泌纤维可再生进入神经垂体，并丘脑的神经分泌纤维可再生进入神经垂体，并发现一种发现一种促进神经元存活生长促进神经元存活生长的化学物质。的化学物质。神神经经组组织织简简介介神经系统都可以再生吗神经系统都可以再生吗胞体未死亡胞体未死亡神经再神经再生生“组织工程组织工程”的概念最早是由美国国家科学基

4、的概念最早是由美国国家科学基金会于金会于19871987年正式确立，定义为：年正式确立，定义为：应用生命科应用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物正常及病理两种状态下组织结构与功能关系物正常及病理两种状态下组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护和促进的基础上，研究、开发用于修复、维护和促进人体各种组织或器官损伤后功能和形态生物替人体各种组织或器官损伤后功能和形态生物替代物的学科。代物的学科。什么是神经组织工程什么是神经组织工程神神经经组组织织工工程程简简介介神经支架材料神经支架材料天然活性材料：取自自体神经、骨骼肌、血管、天然活

5、性材料：取自自体神经、骨骼肌、血管、膜管等。膜管等。非生物活性材料：脱钙骨管、尼龙纤维管、硅胶非生物活性材料：脱钙骨管、尼龙纤维管、硅胶管、聚氨酯等。管、聚氨酯等。目前研究和使用的多为目前研究和使用的多为胶原胶原和和聚乳酸聚乳酸的杂化的杂化材料材料。如：胶原蛋白如：胶原蛋白-硫酸肝素神经生物支架材料硫酸肝素神经生物支架材料神神经经组组织织工工程程简简介介神经营养素家族神经营养素家族1 1、CNTFCNTF：睫状神经营养因子：睫状神经营养因子2 2、GDNFGDNF：胶质细胞源神经营养因子：胶质细胞源神经营养因子3 3、NGFNGF：神经生长因子（：神经生长因子（BDNFBDNF：脑源性神经：脑

6、源性神经生长因子）生长因子）4 4、NT-3NT-3：神经营养素：神经营养素3 3（NT-4/5NT-4/5、NT-6NT-6）5 5、MDNFMDNF：巨噬细胞源性神经生长因子：巨噬细胞源性神经生长因子6 6、SDNFSDNF：纹状体源性神经生长因子：纹状体源性神经生长因子其他可促进神经生长的因子：其他可促进神经生长的因子：FGFFGF、EGFEGF、GMFGMF等。等。神神经经组组织织工工程程简简介介种子细胞种子细胞1、雪旺细胞雪旺细胞（Schwann cells，SCs）2、干细胞干细胞 胚胎干细胞胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）诱导多能干细胞诱导多能干细

7、胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）MSCs NSCs 嗅鞘细胞嗅鞘细胞（olfactory ensheathing cells，OECs）NCSCs 毛囊干细胞毛囊干细胞（hair follicle stem cells，HFSCs）3、基因修饰细胞基因修饰细胞（genetically modified cells，GMCs）神神经经组组织织工工程程简简介介神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例组织工程神经支架复合组织工程神经支架复合FK506FK506修复周围神经长节段缺损以修复周围神经长节段缺损以及痛觉变化的研究及痛觉变化的研究 壳聚糖壳聚糖型

8、胶原型胶原不同浓度的不同浓度的KF506KF506改良冷冻干燥工艺改良冷冻干燥工艺新型高仿生神经支架新型高仿生神经支架分组修复分组修复SDSD大鼠坐大鼠坐骨神经骨神经10mm10mm缺损缺损神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例检测方法：检测方法：1 1、术前术前及及术后术后4 4、8 8、1212、1616周周对大鼠后肢对大鼠后肢进行进行针刺针刺、热刺激热刺激、旷场运动旷场运动、坐骨神经指数坐骨神经指数及及电生理指标电生理指标测定。测定。2 2、术后、术后1616周，灌注取材观测周，灌注取材观测再生外周神经再生外周神经大体形态大体形态，扫描电镜下观察，扫描电镜下观察神经再生数目神经再生数目

9、、直径直径及髓鞘厚度及髓鞘厚度。分组方法：分组方法：4848只只SDSD雄性大鼠，随机分为雄性大鼠，随机分为4 4组，每组组，每组1212只。只。分为分为空白组空白组、自体神经对照组自体神经对照组、低浓度低浓度（KF506KF506）组）组和和高浓度（高浓度（KF506KF506）组）组。四组小鼠。四组小鼠除了植入生物材料的情况不同外，其它外部条除了植入生物材料的情况不同外，其它外部条件均相同。件均相同。神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例检测结果：检测结果：1 1、术后、术后4 4、8 8、1212、1616周周对大鼠后肢进行对大鼠后肢进行针针刺刺、热刺激热刺激、旷场运动旷场运动、坐骨神

10、经指数坐骨神经指数及及电生电生理指标理指标测定的结果均有显著性差异，证明结果测定的结果均有显著性差异，证明结果具有统计学意义。具有统计学意义。2 2、电镜观察、电镜观察 神经组织都有不同程度的再生，支架降解良神经组织都有不同程度的再生，支架降解良好，神经断端被再生的神经组织连接。好，神经断端被再生的神经组织连接。自体组自体组和和低浓度组低浓度组再生神经髓鞘较粗，质地较韧，色泽粉再生神经髓鞘较粗，质地较韧，色泽粉 红其次是红其次是高浓度组高浓度组，空白组空白组再生神经组织相对较再生神经组织相对较细。细。神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例脱细胞脱细胞支架支架骨髓骨髓NTCSCs组织工组织工程

11、化神程化神经经神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例脱细胞支架：脱细胞支架：使用的脱细胞支架为使用的脱细胞支架为犬神经犬神经的脱细胞支架，的脱细胞支架，其使用化学消化剂处理后，有效清除神经干内其使用化学消化剂处理后，有效清除神经干内携带的主要携带的主要组织相容性抗原复合物的细胞组织相容性抗原复合物的细胞及及髓髓鞘鞘,降低其免疫原性而不出现排斥反应降低其免疫原性而不出现排斥反应,且处且处理后的神经基膜管保留了由糖蛋白组成的雪旺理后的神经基膜管保留了由糖蛋白组成的雪旺细胞基底板层细胞基底板层,具有与自体神经移植物近似的具有与自体神经移植物近似的引导神经再生引导神经再生的功能。的功能。H-EH-E

12、染色表明该支架已染色表明该支架已无细胞成分无细胞成分,而保持了良好的而保持了良好的神经支架结构。神经支架结构。神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例骨髓骨髓NTCSCsNTCSCs：骨髓骨髓NTCSCNTCSC构建的组织工程化神经能够构建的组织工程化神经能够有有效促进效促进损伤坐骨神经的损伤坐骨神经的功能恢复功能恢复,其修复效果其修复效果接近于自体神经移植。由于骨髓接近于自体神经移植。由于骨髓NTCSCsNTCSCs可源于可源于自体骨髓自体骨髓,无免疫排斥无免疫排斥,也也不涉及伦理不涉及伦理等问题等问题,且且取材方便取材方便,损伤小损伤小,易于被患者接受易于被患者接受,故由故由骨髓骨髓NTC

13、SCsNTCSCs所构建的组织工程神经在修复周围所构建的组织工程神经在修复周围神经损伤中具有广阔的应用前景神经损伤中具有广阔的应用前景。神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例 羊膜羊膜(包括羊膜基底膜和羊膜上皮细包括羊膜基底膜和羊膜上皮细胞胞)可以提供可以提供宿主神经元生长宿主神经元生长的特定环境的特定环境,阻止胶质疤痕形成阻止胶质疤痕形成,促进神经元促进神经元轴突再生轴突再生发芽发芽,引导再生神经纤维向失神经靶器官引导再生神经纤维向失神经靶器官生长生长,其中羊膜上皮细胞不仅有其中羊膜上皮细胞不仅有合成释放合成释放神经递质神经递质的神经生物学功能的神经生物学功能,还可以还可以分泌分泌神经营养

14、因子神经营养因子及其他生物活性物质及其他生物活性物质。神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例周围神经应用的移植物应符合以下周围神经应用的移植物应符合以下条件条件:(1)具有很好的具有很好的生物相容性生物相容性,接触、引导再生轴接触、引导再生轴突生长突生长;(2)能为再生轴突提供良好的能为再生轴突提供良好的支架支架;(3)其其长度大小足够长度大小足够连接神经远近端连接神经远近端;(4)移植物内富含各种移植物内富含各种神经再生的需要素神经再生的需要素;(5)足够的足够的血运血运以维持各种营养物质的逆向运以维持各种营养物质的逆向运输及神经再生的微环境输及神经再生的微环境,并防止瘢痕侵入。并防止瘢痕

15、侵入。人羊膜在周围神经损伤方面的应用人羊膜在周围神经损伤方面的应用神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例1 1、人羊膜不表达、人羊膜不表达人类白细胞人类白细胞A A、B B、C C及及DRDR抗原抗原,对人体抗原性极低。因此对人体抗原性极低。因此,人羊膜异体移植后人羊膜异体移植后一一般不引起人的免疫排斥反应般不引起人的免疫排斥反应。2 2、人羊膜基底膜较厚、韧性强。、人羊膜基底膜较厚、韧性强。3 3、人羊膜含有、人羊膜含有层粘连素层粘连素、纤维粘连素纤维粘连素、型胶型胶原原及大量及大量硫酸乙酰肝素蛋白多糖硫酸乙酰肝素蛋白多糖,以及其它一些以及其它一些蛋白多糖大分子和蛋白多糖大分子和神经营养因

16、子神经营养因子。4 4、人羊膜上皮细胞不仅表达神经细胞的特异性、人羊膜上皮细胞不仅表达神经细胞的特异性蛋白蛋白,而且还而且还合成合成和和分泌分泌多种多种神经营养因子神经营养因子及及神神经递质经递质。人羊膜在周围神经损伤方面的应用人羊膜在周围神经损伤方面的应用神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例脱细胞羊膜基脱细胞羊膜基质移植入体内质移植入体内人羊膜在周围神经损伤方面的应用人羊膜在周围神经损伤方面的应用3 3个月个月未见明显移植排未见明显移植排斥反应斥反应羊膜基底膜羊膜基底膜神经再生室神经再生室修复小鼠修复小鼠8mm8mm神经缺损神经缺损神经再生良好，可防止瘢痕粘连神经再生良好，可防止瘢痕粘连

17、羊膜神经导管羊膜神经导管硅酮导管对照硅酮导管对照修复大鼠坐骨神经缺损近修复大鼠坐骨神经缺损近10mm10mm2 24 4周功能明显恢复周功能明显恢复四个月后导四个月后导管降解而不管降解而不易与神经组易与神经组织区分织区分神神经经组组织织工工程程应应用用实实例例人羊膜在中枢神经损伤方面的应用人羊膜在中枢神经损伤方面的应用人羊膜上皮细胞人羊膜上皮细胞大鼠脑内移植大鼠脑内移植两周后，大鼠脑内两周后，大鼠脑内有人源有人源性酪氨酸羟化酶阳性细胞性酪氨酸羟化酶阳性细胞存活，并可存活，并可释放多巴胺释放多巴胺改善并控制大鼠改善并控制大鼠帕金森病症状帕金森病症状人羊膜上皮细胞人羊膜上皮细胞移入邦里特猴横断脊髓

18、移入邦里特猴横断脊髓人羊膜上皮细人羊膜上皮细胞可存活胞可存活6060天天移植物被宿主轴突移植物被宿主轴突浸润且横断损伤点浸润且横断损伤点无神经胶质瘢痕无神经胶质瘢痕感感想想与与总总结结 在医学迅速发展的今天，一个又一个曾经在医学迅速发展的今天，一个又一个曾经的医学难题被攻破。曾经被认为不可再生不可的医学难题被攻破。曾经被认为不可再生不可替代的神经组织，在如今也找到了可以使用的替代的神经组织，在如今也找到了可以使用的替代物。虽然其功能可能还不够好，可能还不替代物。虽然其功能可能还不够好，可能还不能完全满足人体的需求，但是，总有那么一天，能完全满足人体的需求，但是，总有那么一天，我们可以找到、可以合成能够很好地替代神经我们可以找到、可以合成能够很好地替代神经组织的材料。到那个时候，或许那些由于脊髓组织的材料。到那个时候，或许那些由于脊髓损伤而无法行走的人、那些患了帕金森症的人、损伤而无法行走的人、那些患了帕金森症的人、那些患了阿尔兹海默病的人，还有那些因为种那些患了阿尔兹海默病的人，还有那些因为种种神经性疾病而受苦受难的人，都可以得到更种神经性疾病而受苦受难的人，都可以得到更好的医治，重新回到健康的世界。好的医治，重新回到健康的世界。谢谢 谢谢Thank you Thank you