骨髓间充质干细胞移植对脊髓损伤后神经病理性疼痛大鼠的影响以及对LPS诱导神经元细胞的作用

摘要

目的 探究骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）治疗对脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）神经病理性疼痛大鼠的影响及其作用机制。方法 将大鼠随机分为假手术（sham）组、骨髓损伤模型（SCI）组、SCI+BMSCs组、SCI+BMSCs+LY294002组（n=15）。利用Sprague-Dawley大鼠诱导SCI模型，并对SCI大鼠损伤脊髓中注射BMSCs和PI3K抑制剂LY294002。测定大鼠（basso-beattie-bresnahan,BBB）评分、爪机械缩回阈值（paw mechanical withdrawal threshold, pMWT）和热刺激下的爪热缩回潜伏期（paw thermal withdrawal latency,pTWL）。苏木精-伊红染色、免疫荧光染色、酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay,ELISA）和Western Blot实验探讨BMSCs移植对SCI大鼠的作用。利用脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导大鼠脊髓神经元细胞（rat spinal cord neurons,RSCN），并将其与BMSCs及其外泌体共培养，通过Annexin VFITC/PI试剂盒、ELISA和Western Blot实验探讨BMSCs及其外泌体对RSCN的作用。结果 SCI造模后第5天大鼠BBB评分≤5，且第20天BBB评分<10分，HE染色脊髓组织结构疏松、形成大量空泡、神经元细胞萎缩即认为SCI模型成功。与sham组比较，SCI组BBB评分、pMWT和pTWL值降低（P<0.001），脊髓中IBA1荧光强度、促炎细胞因子和疼痛相关因子的水平增加（P<0.001），抑制PI3K/AKT信号通路激活。BMSCs移植通过激活PI3K/AKT通路（P<0.001），对脊髓损伤大鼠具有保护作用。注射LY294002减弱BMSCs对SCI大鼠损伤脊髓修复作用。LPS诱导RSCN细胞凋亡促炎细胞因子水平（P<0.001）,MSCs或BMSCs-exo与RSCN共培养可激活PI3K/AKT信号通路，减少LPS诱导的细胞凋亡和促炎细胞因子生成（P<0.05）。结论 BMSCs通过外泌体激活神经元中的PI3K/AKT信号通路，抑制TNF-α、SP、NE、5-HT水平，促进SCI大鼠功能恢复。

关键词

骨髓间充质干细胞 / 脊髓损伤 / 神经病理性疼痛 / 致痛因子