顯微操作在臍血干細胞移植修復大鼠脊髓損傷中的應用

1、顯微操作在臍血干細胞移植修復大鼠脊髓損傷中的應用         10-05-04 15:28:00     編輯：studa20             作者：尹文化，金大地，魯凱伍，閆慧博，王璐，鄧許勇 【摘要】  目的建立大鼠脊髓全橫斷損傷模型，應用顯微操作方法和人臍血干細胞移植修復大鼠脊髓損傷，觀察顯微操作技術對大鼠受損脊髓功能恢

2、復的影響。方法 取足月健康順產(chǎn)新生兒臍血，分離、培養(yǎng)臍血干細胞。60只SD雌性大鼠，隨機分為假手術對照組（A組，n=10）、實驗對照組（B組，n10）、常規(guī)治療組（C組，n=20）和顯微治療組（D組，n=20）。A組大鼠只打開椎板；B、C組大鼠采用常規(guī)方法行T89平面脊髓全橫斷，造成急性脊髓損傷，C組大鼠于脊髓兩斷端用1 l注射器分別注射臍血干細胞懸液1 l（干細胞濃度為6×109/L 7×109/L），B組同法注射等量PBS液；D組采用顯微操作技術行脊髓橫斷，并以口徑50 m的毛細玻璃針用相同方法注射臍血干細胞。術后18周內(nèi)每周進行1次后肢BBB評分，術后第8周處死大鼠，

3、對比觀察術中和術后第8周各組大鼠脊髓大體標本外形、顏色、質(zhì)地和體積大小改變。結果A組大鼠手術前后運動功能、脊髓大體標本未見明顯變化。B、C、D組大鼠術后雙側后肢完全性癱瘓，B組大鼠無明顯恢復。而C、D組大鼠，從術后第2周開始逐漸恢復部分后肢運動功能。第3周以后，D組大鼠后肢運動功能BBB評分明顯優(yōu)于C組，具有顯著性差異（P<0.05）。術后第8周，所有大鼠脊髓橫斷處均瘢痕愈合，B組大鼠遠側段脊髓干癟、皺縮；C組大鼠遠側段脊髓直徑輕度變細，外形尚飽滿；D組大鼠橫斷處兩側脊髓直徑無明顯差異，外形圓潤，但局部可見明顯瘢痕粘連。結論人臍血干細胞移植對脊髓橫斷性損傷具有較好的治療作用，顯微操作技術

4、的應用能最大可能地減少人為造成的脊髓損傷，有利于脊髓損傷的功能修復。 【關鍵詞】  顯微操作； 脊髓損傷； 臍血干細胞； 移植    Abstract：ObjectiveTo establish effective and reliable complete spinal cord transection models in rats, and to investigate the effects of micromanipulation used in surgical procedure of transected spinal cord treat

5、ed with human umbilical cord blood stem cells (UCBSCs) grafts in rats.MethodHuman UCBSCs were obtained from umbilical cord blood of term deliveries.Sixty SpragueDawley (SD) female rats were divided randomly into  group A(control group), group B(spinal cord transection and PBS injection), group

6、C(spinal cord transection and UCBSCs transplantation) and  group D(spinal cord transection and UCBSCs transplantation by using micromanipulation).All groups were operated, and 1 l UCBSCs（6×109/L 7×109/L） were injected into the both ends of the completely transected spinal cord at the&

7、#160; groups C and D by two different surgical procedures respectively. From 1 week to 8 week postoperation, a behavioral testing was performed weekly upon each hindlimb for all animals according to the BBB scoring system. At the 8th week, all animals were sacrificed and the spinal cords were taken

8、out for morphological observation. ResultNo changes were observed at group A pre and postoperation. After 2 weeks postoperation, the hindlimb motor function of groups C and D began to recover. After 3 weeks postoperation, the  group D showed more improvement than  group C, and the differen

9、ce between  groups D and C were significant in the BBB scores(P<0.05).No functional recovery was observed at  group B. In addition to the adhesion between the spinal dura matter and peripheral tissues at  group D, hypertrophic scar existed in the injured spinal cord of every experi

10、mental rat.ConclusionHuman UCBSCs may improve functional recovery of the hindlimbs of the experimental rats. Micromanipulation is benefit to elevating the therapeutic efficacy, because it might minimize the possibility of spinal cord injury in surgical procedure.    Key words：microman

11、ipulation;  spinal cord injury;  umbilical cord blood stem cells;  transplantation    脊髓損傷（spinal cord injury, SCI）嚴重影響患者的生活質(zhì)量，促進SCI后脊髓神經(jīng)和軸突再生，在一定程度上恢復雙下肢感覺和運動功能，一直是醫(yī)學界努力的方向。多種干細胞移植治療脊髓損傷的實驗研究已取得一定進展，但療效尚不理想，除卻進一步探索更理想的種子細胞，操作方法的選擇也是影響療效的一個重要因素。人臍血干細胞來源廣泛，具有分化成包括神經(jīng)細胞在內(nèi)的

12、多種組織細胞的潛能1、2，有望成為脊髓再生研究中移植細胞的良好替代品，具有較好的應用前景。本實驗建立了大鼠完全性脊髓橫斷模型，并對采用不同操作方法治療大鼠脊髓損傷后神經(jīng)功能的恢復和脊髓大體形態(tài)學變化進行了對比研究。    1  材料與方法    1.1主要實驗材料  微型不銹鋼薄唇槍鉗（槍頭2 mm×1.5 mm，唇厚0.15 mm）、微型神經(jīng)剝離子（寬1 mm、1.5 mm各1把，唇厚0.15 mm）和用上海吉列刀片改制的超薄手術刀片（刀片厚50 m）由廣州器化醫(yī)療設備有限公司代為加工制造。顯微鑷和微型

13、自動牽開器購自廣州市金路工貿(mào)有限公司。甲基纖維素5 g/L（美國Sigma公司,），低糖DMEM培養(yǎng)基（Hyclone公司）；FBS（Gibco公司），淋巴細胞分離液（比重1.077 g/ml，天津生物制品研究所）。抗人CD29、CD34、CD45、CD105、CD106單克隆抗體（深圳晶美公司）, EpicsXL II型流式細胞儀（Beckman Coulter公司）。1 l微量注射器購自上海高鴿工貿(mào)有限公司。毛細玻璃針由南方醫(yī)科大學生理教研室提供。手術顯微鏡（云南SSX型），立體定向儀（Narishige SR6），倒置相差顯微鏡、熒光顯微鏡（日本Olympus產(chǎn)品）。實驗主體在南方醫(yī)科大

14、學生物材料研究所（廣東省重點實驗室）完成。    1.2  實驗動物與分組  雌性SD大鼠由南方醫(yī)科大學實驗動物中心提供（許可證號SCXK(粵)200600152006B023）。隨機挑選60只成年雌性健康SD大鼠，體重230270 g，平均（236±6.78）g，隨機分成4組，其中A組（n=10）只打開椎板，為假手術對照組；B組（n=10）行完全性脊髓橫斷PBS斷端注射；C組(n=20)行完全性脊髓橫斷臍血干細胞移植，D組(n=20)在顯微操作下行完全性脊髓橫斷臍血干細胞移植。對死亡大鼠模型，分析死亡原因，并及時予以補足。 

15、;   1.3  大鼠脊髓全橫斷模型的建立和人臍血干細胞移植  大鼠用100 g/L水合氯醛（300 mg/kg）腹腔注射麻醉后，俯臥位固定于手術臺上，無菌條件下以T9椎體棘突為中心，縱行切開約2 cm，鈍性分離棘突兩側椎旁肌達椎板表面，微型自動牽開器牽開兩側椎旁肌，暴露椎板和椎體棘突，咬除T810椎體棘突。微型神經(jīng)剝離子鈍性分離T810椎間黃韌帶，微型槍鉗咬除T8、9椎板至兩側關節(jié)突內(nèi)緣。縱行剖開硬脊膜約0.5 cm，經(jīng)硬脊膜切口，于硬脊膜下蛛網(wǎng)膜外，將超薄手術刀片抵在一側骨壁上，劃斷脊髓，包括脊髓背靜脈、兩側的脊髓背動脈和脊髓腹動脈，避免反復切割。選

16、擇健康足月產(chǎn)婦，待新生兒娩出后，按照Wang等3的方法備取第3代臍血干細胞，在立體定位儀下用1 l微量注射器行細胞移植。D組大鼠采用毛細玻璃針行細胞移植，其硬脊膜切口采用顯微縫合。其余各組大鼠背側硬脊膜切口用胸背部筋膜片覆蓋，常規(guī)分層縫合。術后連續(xù)3 d每日予青霉素（3萬IU/kg）肌注1次。每籠飼養(yǎng)45只大鼠，恒溫保暖，隔日更換墊料。每日行人工膀胱按摩排尿，早晚各1次。D組顯微操作在10倍手術顯微鏡下完成。    1.4  脊髓形態(tài)學觀察及后肢運動功能評價  術中觀察各組大鼠脊髓形態(tài)結構變化。從術后第1周開始，對大鼠進行BBB評分4，每周1次

17、，每次持續(xù)觀察4 min或來回爬行5個輪回，取平均分，直至術后8周。沒有額外的引誘或促動因素。評分者為非本組實驗人員且熟知BBB 評分標準。術后第8周，過量麻醉處死大鼠，經(jīng)心臟灌注固定脊髓，觀察其形態(tài)、顏色、質(zhì)地、體積大小及局部粘連情況，并與術中情況進行對比。    1.5  統(tǒng)計學數(shù)據(jù)處理  所有計量資料均以±s表示，應用SPSS 12.0軟件包進行統(tǒng)計學處理，組間比較用OneWay ANOVA檢驗，組內(nèi)比較用t檢驗。 P0.05為差異具有統(tǒng)計學意義。    2  結果    2.1  人臍血干細胞分離、體外培養(yǎng)及免疫鑒定    共采集36份新鮮臍血，每份臍血平均采集量為25.94 ml(2089