NRR:首都医科大学李晓光教授团队构建了一种新型生物活性材料可激活成年内源性神经发生并促进损伤皮质的重塑
创伤性脑损伤后感觉运动功能障碍成为影响患者生存质量最直接的临床表现,也是致残致畸的直接诱因[1]。成年哺乳动物脑内海马齿状回的亚颗粒区和侧脑室的室区和室下区均存在持续的神经发生[2],这2个脑区内源性神经干/祖细胞的存在被认为是中枢神经系统修复和再生的希望。各种类型脑损伤可以激活这2个脑区的干细胞,但因为恶劣的损伤局部微环境(炎性的、缺氧及水肿等)的影响,损伤本身激活的神经干祖细胞大部分分化为星形胶质细胞,几乎不能分化为成熟神经元[3-5]。与上述2个公认的神经发生区域不同,皮质-属于非神经发生区域,其损伤后能否激活上述脑区内的神经干/祖细胞,分化为成熟的神经元、重构II-VI层皮质构筑最终能否恢复其功能都尚未可知[6, 7]。
最近,来自中国首都医科大学基础医学院李晓光教授、杨朝阳教授和暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院院长、中国科学院院士苏国辉教授在《中国神经再生研究(英文)》(Neural Regeneration Research)上发表了题为“Activation of adult endogenous neurogenesis by a hyaluronic acid collagen gel containing basic fibroblast growth factor promotes remodeling and functional recovery of the injured cerebral cortex”的研究,将自主研发的碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶移植至运动皮质损伤区内,通过免疫荧光、神经示踪和行为学评价证明,其可诱导内源性神经干细胞增殖并迁移至损伤区,继而分化为成熟神经元,且新生神经元可重建II-VI层皮质细胞构筑,与宿主建立突触联系及重建神经环路,最终改善小鼠前肢运动功能(图1)。此外,对谱系示踪Nestin-CreERT2:Rosa26-tdTomato小鼠运动皮质损伤模型移植碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶,可促进侧脑室室下区Nestin阳性细胞的增殖和迁移以及分化为神经元。该研究首次揭示了这种生物活性材料可促进内源性神经干细胞分化为大脑运动皮质神经元,修复脑损伤。这为临床应用生物活性材料治疗创伤性脑损伤提供一种新策略,进一步推动生物材料向临床应用的转化。
图1小鼠运动皮质损伤后脑组织的再生潜能及功能变化(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图2碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进皮质损伤区内新生神经元的产生并成熟(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图3碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进新生神经元的产生(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图4碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进新生神经元分化为皮质特性的神经元(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图5碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进新生突触形成(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图6碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进新生神经元整合入皮质-丘脑环路及皮质-皮质环路(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图7碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进新生神经元整合入皮质脊髓束环路(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
图8碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶促进Nestin阳性神经干细胞的活化和异位迁移(图源:Li et al., Neural Regen Res, 2025)
李晓光等采用成年小鼠脑吸除模型,将自制的生物活性材料移植损伤区内,通过免疫组化、神经示踪和行为学评价技术,首次揭示碱性成纤维细胞生长因子-透明质酸胶原凝胶可促进运动皮质损伤后Nestin阳性神经干细胞的活化和异位迁移,并产生新生神经元,整合入宿主神经环路,促进创伤性脑损伤小鼠感觉运动功能的恢复,提示生物活性材料也许为临床治疗创伤性脑损伤带来新的希望。然而本研究的不足之处在于缺乏雌性小鼠的治疗效果及对新生神经元整合入宿主环路的功能性探讨。其次,缺乏对本研究中观察到效应的潜在机制的探索。研究者后续将通过免疫电镜和神经电生理技术全面评价新生神经元环路的功能性整合,并进一步通过对损伤区的再生组织进行单细胞转录组测序分析判断新生神经元的特征,这将对生物活性材料的临床转化提供更有力的实验依据。
原文链接:https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-01706
参考文献
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