可注射性脑细胞外基质水凝胶:脑出血后神经修复的新希望

【字体: 时间:2025年04月23日 来源:BIOMATERIALS RESEARCH

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  脑出血(ICH)后病灶腔内的神经修复是一大治疗难题。研究人员开展了可注射性脑细胞外基质(ECM)水凝胶治疗 ICH 的研究。结果显示,该水凝胶能促进神经恢复等。这为脑出血神经修复提供了新策略,有望推动相关治疗发展。

  在医学领域,脑出血(Intracerebral Hemorrhage,ICH)一直是个令人头疼的问题。它是常见的中风类型之一,占所有中风病例的 10% - 40%。脑出血患者常常会遭受严重的神经损伤和残疾,不仅让患者失去生活自理能力,还带来沉重的社会负担和高昂的保险费用。想象一下,大脑中突然形成的血肿,就像一颗 “定时炸弹”,破坏着周围的脑组织,使神经束移位变形。即使血肿会随着时间慢慢消散,可留下的脑损伤和神经功能障碍却成了患者难以摆脱的 “阴影”。更糟糕的是,出血引发的一系列后续反应,还可能导致严重的神经损伤甚至死亡。而且,血肿周围的星形胶质细胞会变成 “叛逆” 的反应性星形胶质细胞,联合其他细胞形成胶质瘢痕。这个瘢痕就像一道坚固的 “城墙”,阻碍着神经纤维的再生,让它们无法跨越损伤部位重新连接目标。在这样的困境下,寻找有效的治疗方法迫在眉睫,这也促使研究人员开启了一场探索之旅。
为了解决脑出血后神经修复的难题,来自未知研究机构的研究人员开展了一项关于可注射性脑细胞外基质(ECM)水凝胶治疗 ICH 的研究。他们的研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上,为脑出血的治疗带来了新的曙光。

研究人员采用了多种关键技术方法。在水凝胶制备方面,从 6 月龄杜洛克 × 长白 × 约克夏(DLY)猪的大脑获取组织,经多步脱细胞处理,再用胃蛋白酶消化等操作得到水凝胶。动物实验上,建立了大鼠 ICH 模型,对大鼠进行行为学测试评估运动功能。同时运用免疫组化分析、定量逆转录聚合酶链反应(RT - qPCR)、蛋白质免疫印迹(Western blotting)等技术检测相关指标,探究水凝胶的作用机制。

下面来看看具体的研究结果:

  • 水凝胶的制备与特性:从完全脱细胞的猪脑中获取 ECM,经处理形成水凝胶。其 DNA 残留极少,总胶原含量为 372.25 ± 58.17 mg/g,具有多孔 3D 结构,孔隙率达 62.93 ± 7.75% 。该水凝胶还具备良好的溶胀性和降解性,20 小时达到溶胀饱和状态(~105.0%) ,14 天降解至 40%,具有自愈合特性,储存模量为 442.61 Pa。
  • 促进运动功能恢复:通过角测试、转棒测试和足失误测试发现,ICH + 水凝胶组大鼠在这些测试中的表现明显优于 ICH 组和 ICH + PBS 组,表明水凝胶能有效改善脑出血后大鼠的运动功能。
  • 促进内源性细胞迁移:免疫荧光分析显示,水凝胶内有成熟神经元、新的未成熟神经元、神经祖细胞和少突胶质前体细胞浸润。随着时间推移,神经干细胞逐渐分化为成熟神经元。同时,水凝胶能减少病灶周围区域的炎症反应,说明它可作为支架促进内源性细胞迁移,支持神经发生。
  • 增强血管生成:免疫荧光染色发现,水凝胶处理显著促进了病灶周围区域关键血管生成标记物的表达,表明水凝胶能促进病灶周围区域的新生血管形成。
  • 减轻神经元细胞损伤:在体外实验中,用血红素处理 N2a 和 SH - SY5Y 细胞诱导损伤,再用水凝胶处理。结果显示,水凝胶能显著促进细胞增殖,减少细胞凋亡,提高细胞活力。
  • 逆转转录组变化:RNA 测序分析表明,水凝胶部分逆转了血红素诱导的转录组变化。基因本体(GO)富集分析发现,其神经保护作用与化学突触传递等生物学过程有关。京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析显示,主要涉及谷氨酸能突触等信号通路。
  • 通过 Slit2 - Robo1 通路促进细胞迁移:研究发现,水凝胶组中 Robo1 显著上调。体外划痕实验、qPCR 和 Western blot 分析表明,水凝胶通过激活 Slit2 和 Robo1 信号通路促进内源性细胞迁移。

综合研究结果和讨论部分,这项研究意义重大。研究人员成功开发出具有良好生物降解性和生物相容性的脑 ECM 水凝胶。在 ICH 大鼠模型中,该水凝胶通过多种机制促进神经恢复,如增强细胞招募、血管生成和神经发生,同时减轻炎症反应。在体外实验中,它能促进细胞增殖和迁移,抑制细胞凋亡,调节转录组变化。此外,研究还揭示了水凝胶可能通过 Slit2 - Robo1 信号通路促进神经元迁移和神经功能恢复。这些发现为脑出血后的神经修复提供了一种有潜力的新策略,有望推动脑出血治疗领域的进一步发展,为众多患者带来新的希望。但研究也指出,猪源 ECM 用于人体治疗存在免疫排斥等问题,未来还需要进一步优化相关技术,以降低风险 。

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