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Articles by John D. Houle in JoVE
JoVE General
負傷ラット脊髄を修復するために末梢神経移植とマトリックスモジュレーションを組み合わせ
Department of Neurobiology and Anatomy, Drexel University College of Medicine
脊髄への外傷は、脳との通信が中断されます。失われた接続を復元するために我々は、長距離の成長を促進するための阻害分子を除去する神経栄養因子とマトリックス調節酵素と組み合わせて再生繊維のために基体を提供するために、末梢神経移植片を利用しています。
Other articles by John D. Houle on PubMed
メンテナンスの筋肉の質量はカルシニューリン NFAT 経路に依存しません。
この研究では、役割カルシニューリン経路の骨格筋の萎縮と萎縮を減らす介入調査したラットのヒラメ筋に。カルシニューリン骨格筋と心筋肥大の関与が示唆されているので、我々 は仮説をカルシニューリン活性をブロック萎縮誘導刺激の顔に筋肉量を維持介入の有益な効果を排除するでしょう。後肢懸垂と脊髄損傷萎縮、誘導するために使用された、断続的な再読み込みと運動萎縮を減らすために使用されました。シクロスポリン (CsA、25 mg x kg(-1) x day(-1)) カルシニューリンの活動をブロックする投与しました。ヒラメ筋萎縮症の発症後 14 日を調べた。CsA の管理は、2 つの筋肉を維持する介入の有益な効果を阻害しなかった、またそれは筋肉のコントロールを変更したまたはそのカルシニューリン中に筋肉のサイズを調節に役割を再生できません示唆萎縮の筋肉は、萎縮します。しかし、カルシニューリン豊富萎縮ラットヒラメ筋で増加した、これは NFATc1 の核局在化と関連付けられていた （活性化 T 細胞の核因子）。したがって、そのカルシニューリン ロール中に骨格筋萎縮と筋質量を維持する条件の下で反対再生可能性がありますが示唆されました。
性腺ステロイド治療と末梢神経移植の組み合わせベータ II チューブリン MRNA 発現 Axotomized ハムスター赤核脊髄運動ニューロンの末梢運動ニューロンのようなパターンで発生します。
赤核脊髄運動ニューロン (RSMN) アンドロゲン受容体を含む中央ニューロン齧歯動物での人口を表します。この研究では, プロピオン酸テストステロン (TP) の能力を単独で、または末梢神経移植 (PNG) と組み合わせて負傷した RSMN の分子プログラムを変更する betaII チューブリンの cDNA にプローブと定量的そのままの交配 (ISH) を使用して達成されました。次の T1 hemisection 初期のフッ素金標識の実験は、ラットのようにハムスター赤核脊髄システムは本質的に交差している、その負傷 RSMN 集中赤核の腹外側の地域では、設立。2 番目の実験シリーズでは、大人の生殖男性ハムスター 1 10 mm TP シラスティック カプセルと注入半分偽を直ちに皮下注入運営動物の半分との右の T1 hemisection を受けた。第 3 実験シリーズでは、動物によって末梢神経の predegenerated 自家セグメントの移植の後、T1 hemisection を受けた。各グループ内の動物の半分 TP インプラント脊髄損傷と PNG の時点で受け取った。術後回 2、7、および 14 日間 (dpo) でした。定量的っぽい粒を数えるに betaII 固有のチューブリン (33) P というラベルの付いた cDNA のプローブ、エマルジョン オートラジオグラフィーとコンピューターによる画像解析を用いたを行った。傷害だけで 7 と 14 dpo でのコントロールの値の下にも大幅な減少との 2 dpo で RSMN betaII チューブリン mRNA 発現の短命な増加で起因しました。TP 治療または PNG だけで減衰、しかし betaII チューブリン mRNA のダウン規制しなかったため防ぐできません。対照的に、png 形式で TP の組み合わせ betaII チューブリンの mRNA のレベル 2、7、および 14 dpo の術後期間中の傷害による増加を持続しました。2 つの治療戦略との相乗効果の治療的介入の傷害応答の複数の側面をターゲットの重要性を確認します。
BDNF を表現する遺伝子組み換え線維芽細胞の移植慢性脊髄損傷後テイルフリック ニューロンからの軸索の再生を促進します。
エクスプレス BDNF （Fb/BDNF） 遺伝子組み換え線維芽細胞の移植は脊髄軸索の再生と鋭く負傷頚部脊髄に成体ラットの置かれたときの前肢機能の回復を促進する示されています。ここで我々 は慢性 （4 週間） 傷害の後で Fb/BDNF 細胞テイルフリック軸索再生と回復を刺激できるかどうかを調べた。成人女性 Sd 系ラットでは第 3 頚髄セグメント (C3) での完全な一方的な hemisection を負いました。4-5 週間傷害のサイトが公開された後で、ラットは未変更 (Fb/UM) 線維芽細胞の移植を受けたまたは Fb/BDNF。移植後 4-5 週間は自発の回復前肢使用量のテストを検討し、次の注入前向性トレーサー ビオチン デキストラン アミン (BDA) のテイルフリックの軸索の再生を検討しました。赤核脊髄路 (RST)、網様体脊髄路 （残り）、前庭路 （VST） 軸索 Fb/UM または Fb/BDNF の移植に再生成が軸索の成長の長さは、2 つのグループで大幅に異なっていた。残りの部分の成長の絶対距離 1.8-fold Fb/BDNF Fb/UM と RST の成長による絶対距離よりも大きいと統計的に有意な増加を 4 倍 VST 軸索を見せた。再生軸索の 3 種類のすべての Fb/UM の移植の Fb/BDNF 移植よりも大きい比例長さを占領しました。Fb/BDNF 移植する尾側ホストの脊髄軸索 VST 唯一拡張しますですが、これらの軸索は疎であった。Fb/BDNF 投与したラットにおける両前肢は一緒に Fb/UM の前肢の使用部分リカバリを示す受信ラットよりもより頻繁にシリンダーの壁を探検するのにために使用。これらの結果にエクスプレス BDNF 遺伝子組み換え線維芽細胞慢性的な損傷脊髄運動パフォーマンスの部分リカバリを伴うテイルフリック ニューロンからの軸索再生を促進することを示しています。
通常、負傷した成熟した脊髄におけるミクログリア人口の放射線誘起変調。
脊髄修復プロセスを強化する最近の試み他の研究者による X 線の政権は脊髄の傷害のサイトに関与しています。いくつかの機能の改善が報告されていますが、照射脊髄内の基になる携帯電話の変更はクリアされません。この研究室では最近開始しました研究傷害のサイト アダルト哺乳動物脊髄内に関連付けられた 1変セル人口を変調する X 線の可能性を検討しました。これらの研究はミクログリア細胞集団のユニークなと以前報告されていない放射線感受性を明らかにしました。X 線放射頚髄背側の片側キャビティへの管理は大幅に減少 （約半分） キャビティで関連付けられているミクログリアの数字で明らかにしました。さらに予期しないの有意な減少ミクログリア細胞 nonlesioned 側脊髄のまたは偽手術脊髄内照射ラットられなかった。示される他のレポートと異なり、GFAP 免疫陽性細胞とプロセスのデンシトメトリー定量化病巣空洞あわせたと照射のグループ私たちの研究の間に関連付けられているアストロ サイトの反応差はないです。デモ、脊髄の傷害のサイトの放射線への暴露を変更の応答グリア環境を傷害の特定のコンポーネントは直接治療そのサイトのための非侵襲的アプローチを提供するかもしれない。研究は、この変質グリア環境照射病変共振器との脊髄実質内のインターフェイスの間で、末梢神経移植片からの軸索を regrowing の拡張子を高めるかどうかを進行中です。
慢性脊髄損傷の修復。
医療、リハビリ医療の進歩には、慢性の傷害とのそれらの番号に 300,000 次の 10 年の終わりに近似することはほぼ通常寿命の生産的な生活をリードする米国で毎年脊髄損傷に苦しむ 10 12,000 個人今ことができます。これは長年の負傷後の修復と回復を向上させる新しい治療のため緊急の必要性を通知します。本報告ではさらにもっと挑戦的な雰囲気の中でより急性損傷脊髄再生を引き出すし、軸索の成長を高めるために設計されている処置を確認する作る慢性損傷脊髄の特性を検討してください。実験的脊髄損傷後の最初の 2 週間で適用すると、移植、補足栄養因子、おそらく変更の抑制の中枢神経系環境との組み合わせで通常限られた長距離軸索再生と行動の回復を作り出した。傷害の 4 週間以上前に適用すると、同じ治療ほとんど常による神経細胞の再生のための容量を減少と地形で傷害のサイト以降の成長する増加敵意によってもたらされる障害を克服する失敗いない持っています。急性の傷害が慢性の傷害にまだ適用されていない後に再生を刺激した新規治療。リハビリテーション訓練と神経伝達物質の薬理学的変調を組み合わせた治療戦略は、長年の傷害の後の回復を促進する、特に有望なアプローチが表示されます。傷害これらの治療をできるだけ早く投与をできるようになります後初期の頃の有用な回復の希望を患者を識別します。
BetaII チューブリンと 2 番目の脊髄損傷後赤核のニューロンに慢性的なけがをしたギャップ 43 MRNA 発現。
慢性的なけがのテイルフリック ニューロンによる再生脊髄病変サイト神経栄養と成長要因の様々 な治療によって強化されています。瘢痕組織の除去とその後の再発は脊髄の病変に軸索再生をサポートするために配置組織移植をアクセスする傷つけられた軸索の必要があります。慢性的について検討した負傷し、遺伝子発現の変化が外因性栄養因子サポートなしを再生成するこれらのニューロンの障害を説明できるかどうかを決定する赤核脊髄路 (RST) ニューロンを reinjured しました。成熟雌ラットいた権利を受ける完全 hemisection 病変子宮頸レベル 3 脊髄の吸引を経由。放射性 cDNA プローブとそのままの交配を使用して、RST ニューロン対側の赤核の betaII チューブリンとギャップ 43 急性傷害の期間 （6 h 3 日）、慢性傷害期間 （28 日） 脊髄損傷 （SCI） 後、次の 2 番目の病変の慢性的な傷害のサイトでの mRNA のレベルの変化を調べた (6 h-7 日間)。単一細胞における遺伝子発現の分析に基づき、ギャップ 43 mRNA のレベルは 1 の初期の SCI の翌日には早くも増加したが、28 日目に術後 (dpo) はよりも無傷の制御レベルは異なっていた。Relesion への対応より迅速かつギャップ 43 mRNA を少なくとも 7 日間維持されていた 6 h での大幅な増加と初期傷害の後で検出のより高いだった。3 日後に続いて式の減少 30 ％ 以下に急性の傷害を無傷で 28 dpo 値制御まで betaII チューブリンの mRNA のレベルは変わらずに残った。BetaII チューブリン mRNA の発現、2 番目の負傷後どこそれ再発脊髄の後 7 日目の増加が発生する前に、の 5 日間安定して 6 h 内で有意に高値だった。したがって、ニューロン慢性損傷状態の外傷性損傷に対応する能力を保持し、実際には、2 番目の傷害を受けるニューロン大幅に高まり式再生に関連する遺伝子の展示します。
慢性損傷脊髄と神経栄養因子の治療には、betaII チューブリンとギャップ 43 式赤核脊髄路ニューロンを刺激します。
脊髄の傷害のサイトで提供される外因性神経栄養因子は末梢神経移植に慢性的負傷脊髄管 (RST) ニューロンの再生を促進します。本研究をテスト ニューロトロフィンに対するレスポンスの 2 つの再生に関連する遺伝子、betaII チューブリンと成長関連蛋白質 (GAP)-43 の表現の変更に関連付けられているかどうか。成熟雌ラットいた権利を受ける完全 hemisection 病変 C3 脊髄の吸引を経由。2 番目の吸引病変は 4 週間後になされ、脳由来神経栄養因子 （BDNF）、グリア細胞ライン派生神経栄養因子 (GDNF) またはリン酸緩衝生理食塩水 （PBS） 飽和ゲル泡病変サイト 60 分のために適用されたそのままの交配を使用して、RST ニューロン betaII チューブリンとギャップ 43 の mRNA のレベルの変化を治療後 1, 3, 7 日に調べた。単一細胞における遺伝子発現の分析に基づいて、betaII チューブリンまたは任意の時間の時点でギャップ 43 mRNA 発現に対する BDNF 処理の効果はなかった。betaII チューブリンの mRNA のレベルは 1 ～ 3 日 GDNF を PBS で扱われる動物のレベルに比べて処理された動物で大幅に拡張されました。GDNF による治療ない影響ギャップ 43 mRNA レベル 1 ～ 3 日でなかったが 7 日間で mRNA 発現の大幅な増加があった。興味深いことに、GDNF 治療後 7 日間慢性的負傷 RST ニューロンのセルの平均サイズが有意に増加しました。GDNF と BDNF による慢性的なけがをしたニューロン軸索再生を促進するが、GDNF 治療のみは betaII チューブリンまたはギャップ 43 mRNA のアップレギュレーションに関連付けられています。外因性 BDNF 傷つけられた軸索の再生を刺激する方法本研究から明確ではないです。
軸索の退縮と慢性的なけがをしたニューロンによる軸索再生脊髄内グリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF) 治療後のプロモーションの制限。
テイルフリック ニューロンの脊髄損傷後 GDNF による急性または遅延治療への応答を調べた。子宮頸レベル 3 hemisection 病巣空洞アダルト, 雌ラット組織吸引によって作成されました。1 つの実験のゲル泡 GDNF と飽和病巣空洞に軸索退縮の程度が神経栄養因子処理により影響を受けたかどうかを決定するすぐに外傷後に置かれました。1 週間前に犠牲動物のビオチン標識のデキストランのアミン (BDA) マイクロインジェクション赤核と中脳下降脊髄経路前向性によってトランスポート メカニズム ラベルを受け取った。動物は、傷害および GDNF による治療後 1 〜 4 週間犠牲になった。負傷した BDA 標識赤核脊髄および網様体脊髄路索の末端が識別され、病変からの距離を測定しました。PBS 扱われる動物と比較して GDNF 治療軸索の撤回赤核脊髄および網様体脊髄路の軸索の両方の広大の脊髄損傷後の 1 週の範囲の大幅な減少の結果。4 週後傷害病変からの平均距離未満 240 microm GDNF 治療両方の広大、PBS の治療後と比較して以上 480 microm 次のだった。2 番目の負傷実験テイルフリックのニューロン病巣空洞に置かれていた真の青色の逆行性輸送による標識されました。1 ヶ月後の瘢痕組織空洞の吻側方向約 500 microm によって拡大吸引キャビティから削除されました。GDNF 飽和ゲル泡キャビティ 60 分同格、自家末梢神経 (PN) グラフト吻側窩壁の前に置かれました。1 ヶ月後核黄色適用 PN グラフトの遠位端にし動物 2 日後に犠牲になった。トゥルー ブルーと核黄色の両方を含むテイルフリック ニューロン数はによる慢性的なけがをしたニューロン軸索再生の尺度として数えられました。ニューロン GDNF 治療後 (65%) の大半と脳幹内にあるデュアル ラベル ニューロンの再生数の 7 倍増加しました。これらの結果は GDNF 急性傷害の後を提供するときの神経保護効果があることを示し慢性損傷状況で提供されるときの軸索再生を促進します。
ヒラメ筋における運動誘発遺伝子発現ラット脊髄損傷後の時間に依存しています。
自転車運動における下肢骨格筋萎縮を減衰してラット脊髄損傷後の脊髄プロパティの変化を引き起こします。我々 はヒラメ筋運動損傷脊髄に潜在的に有益な遺伝子表現を仮定しました。ラット脊髄損傷 T10 で施行したし、電動自転車に行使されました。ヒラメ筋および腰椎脊髄組織は、メッセンジャー RNA （mRNA） 分析に用いられました。脳由来神経栄養因子 （BDNF） とグリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF) の遺伝子発現上昇 11- とまで、それぞれ、ヒラメ筋運動の 1 つの試合後の脊髄損傷後 5 日行うだった。また、c-fos と熱の衝撃蛋白質 27 (予後に関する HSP27) mRNA 豊富だった増加 11 - と 7 倍、それぞれ。運動傷害後 2 日を始めたとき、遺伝子発現の変化は認められなかった。対照的に、2 が断裂後 5 日ではなく、予後に関する HSP27 遺伝子の発現上昇運動の独立、腰椎脊髄の六倍。ヒラメ筋の筋電図活動はまたで 2 日間、脊髄がこの初期の時点で行使するより少なく寛大であったことを示す減少しました。4 週間の長期的な運動の減衰筋萎縮均等によくラット 2 日または 5 日間傷害後で始めた。我々 は BDNF および筋肉を行使からリリース GDNF 運動誘発脊髄の可塑性に関与することが結論します。さらに、データは腰椎脊髄が一時的に運動に対応する、筋肉の能力を妨げる時間依存変化を受けることをお勧めします。
受動運動と胎児脊髄脊髄損傷ラットにおける髄プロパティを復元するには両方のヘルプを移植します。
脊髄損傷運動ニューロンと筋肉、病変の下のプロパティに影響を与えるが、これらの髄の変更に関する麻痺手足の筋肉の量を節約介入の効果が知られています。ラットの腰椎運動ニューロンの脊髄損傷と関連付けられて後肢筋萎縮を大幅に減衰する前に示した 2 つの介入の効果を次の電気生理学的特性を検討しました。ラットの完全な胸部脊髄の断裂 （T-10） を受信した受信 3 つのグループに分かれています: (1) ないさらなる治療;(2) 週 5 日のための練習をサイクリング パッシブ;または (3) 急性移植胎児脊髄組織の。運動ニューロンの細胞内記録は 4-5 週間のうちに次の断裂に運ばれました。断裂の注入電流応答の運動ニューロンと静止膜電位の減少のリズミカルな発火パターンに大きな変化を先導し、トリガー レベルのスパイクします。胎児組織と各運動のサイクリングの移植の後肢筋の構造と生化学的機能の報告された保守に合わせ、運動ニューロン プロパティのメンテナンスに強い作用を有する後者、これらの変更を減衰します。運動ニューロンのプロパティによってこれらの個別の治療に影響を与えるメカニズム覆われてに残りますが運動ニューロン興奮性の変化はイオン コンダクタンス以上最初のセグメントの近くに及ぼす影響と一致しています。彼らは後続の代替戦略をより実行可能に残るように結果の受動的な下肢の操作と脊髄損傷、脊髄運動ニューロンの劇物レスポンスを減速での幹細胞の移植治療的役割をサポート可能性があります。
コンドロイチナーゼによる自家末梢神経系 "ブリッジ"とマトリックスの変更を組み合わせることにより、成熟ラット脊髄の半側切断の病変を超えて堅牢な機能再生を許可します。
コンドロイチナーゼ-ABC（ChABC）は子宮頸レベル5（C5）阻害コンドロイチン硫酸プロテオグリカンのローカル蓄積を低下させる成体ラット脊髄の背側象限吸引空洞に適用した。意図はC3でバイパス片側切断病変を有する末梢神経（PN）グラフトバックC5脊髄への遠位端から再生軸索の伸長を向上させることでした。 ChABC処理ラットでは鼻の上に彼らの前肢を上げてのポイントに進んでいくつかの動物で、運動時の前肢スイングの範囲内（1）緩やかな改善を示し、（2）シリンダのテストで前肢を使用するために強化された能力、水平方向のロープのバランスと荷重（3）の改善。再生した軸索を介してカットPNグラフトの断裂は、非常にこれらの機能改善を減少させた。 PN移植から軸索の再生は、行動評価とよく相関した。したがって、より多くの軸索は戻って脊髄にPN移植が成長に再生軸索は非常に限られた対照群と比較しChABCの治療とブリッジの挿入後、コードにはるかに長い距離を延長した。脊髄損傷が戻って脊髄にPNブリッジの遠位端を越えて重要な軸索再生を促進し、再生軸索は、影響を受けるの有用な関数の戻り値を仲介することができた後、これらの結果は、細胞外マトリックス成分の変調、初めて実証四肢。
子宮頸脊髄挫傷傷害の準備の吸引末梢神経移植の遅延のため前肢の動作または軸索の再生は損なわれません。
末梢神経移植モデルは片側子宮頸 （C） 挫傷損傷ラット後の軸索の成長を検討して操作は傷害のサイト移植前の自発の行動の回復に影響を与えるかどうかを決定するために使用されました。短い遅延後 (7 d) C4 挫傷の震源地が露出して同格 pre-degenerated 脛骨神経の一端と吻側の空洞壁に続いてキャビティ壁を損なうことなくが吸引します。長い遅延 (28 d) 後吸気キャビティ GDNF と再生を促進する慢性的負傷したニューロンによって扱われました。グループの前肢および後肢のロコモータ得点大幅に 2 d 病変サイト操作後減少したが 7 d で、前肢のスコアは pre-manipulation 全異なるでした。操作後 7 d 対挫傷後グリッド ウォーキングやグリップ強度得点 7 d のいずれかのグループの影響を受ける前肢で有意差はなかった。1500 の脳幹および脊髄固有上ニューロン軸索どちらか遅延付きグラフトに育った。これらの結果は、挫傷傷害のサイト移植前に長期的な前肢なく操作できるまたは後肢行動の赤字と末梢神経移植後急性または慢性の挫傷損傷軸索の成長をサポートを示しています。
コンドロイチナーゼABC以下傷害の脊髄内マイクロインジェクションでは、末梢神経移植·ブリッジの軸索再生を促進する
中枢神経系（CNS）傷害後に形成されたグリア瘢痕内のコンドロイチン硫酸プロテオグリカン（CSPG）が再生障害に重要な役割を果たすと考えられている。我々はこれまでに末梢神経移植における軸索再生と機能回復（PNG）ブリッジングモデルを可能に浸透圧ミニポンプを介したCSPG消化酵素コンドロイチナーゼABC（ChABC）と配信を示した。本研究では、PNブリッジモデルでは遠位病変部位に直接ChABCをマイクロインジェクションすることによってミニポンプに関連付けられている技術的な限界を克服しようとした。すぐに吻側と損傷部位に尾ChABCのマイクロインジェクションは、広範なCSPGの消化をもたらした。また、この配信技術は、比較的非外傷性であり、顕著な炎症反応が生じないことを示している。重要なことは、病変部位へのChABCのmicroinjectionsは、PNGと生理食塩水注射より再入力して脊髄組織を終了するには、より多くの再生軸索を許可した。これらの結果はChABCはミニポンプを介して配信されたときに私たちの以前の結果と類似しており、ChABCをマイクロインジェクションすると、損傷部位に直接潜在的な治療酵素を提供する有効な方法であることを示唆している。
前頭前皮質における Gaba 作動性介在ニューロンの NMDA 受容体サブユニット式: レーザー レーザーマイクロダイ セクション法のアプリケーション。
Γ-アミノ酪酸 （GABA） などの多くの精神疾患における神経細胞のサブセットの選択的関与-統合失調症、中枢介在は、これらの細胞の詳細な分析のための重要な必要性を作成します。ここでは N メチル-d-アスパラギン酸 (NMDA) 受容体サブタイプ gaba 作動性介在ラット前頭皮質からの相対的な遺伝子発現を調べるための手法の組み合わせを紹介します。ニューロン レーザー マイクロダイ セクションにより分離した免疫染色によって識別された、RNA が逆転写ポリメラーゼ連鎖反応 (RT-PCR) およびリアルタイム PCR のために準備されました。これらの実験の手順は個別に記載されている;しかし、この技術の組み合わせが識別された個々 のニューロンにおける遺伝子発現の分析のための強力であることを発見します。このアプローチは、壊滅的な脳障害の神経病理学的プロセスに関与している関連の分子機構を解析する手段を提供します。
強制運動片側子宮頸脊髄挫傷傷害後のリハビリテーション戦略として。
脊髄損傷 （SCI） の後の歩行訓練の評価主に後肢回復に行使する応答における機能および分子変化の証拠を集中しています。頸部 (C) レベルでトラウマが人間の SCI で一般的なので、我々 片側 C4 挫傷傷害モデル ラットにおける強制運動 (Ex) 脊髄生化学、解剖学と前部の回復および後肢の機能に影響を与えるかどうかを決定するのに使用。SCI は 200 Kdyne の力と 1600年-1800 microm 電動運動ホイール装置が順応していた大人の女性 Sd 系ラットでの平均変位と無限の地平線脊髄インパクター デバイス C4 で作成されました。5 日間は、20 分 1 日、8 週 5 日用ホイールに扱われたグループ Ex 退院、始めた。ホイールの速度増加した毎日最大 14 m/分ラット毎日処理されていましたには公開されていなかったコントロールそれぞれの動物の能力によると.1 セットの 5 日 Ex、そこを経験して動物の脳由来神経栄養因子 （BDNF） と熱ショックで中等度の増加タンパク質 27 (HSP-27) レベルで病変の震源地と周囲の組織だった。長期 (8 週) 生存グループ前部の質的側面を評価する週間の行動テストにさらされた肢と後肢肢歩行 (前部肢スケール、FLS と BBB [バッソ、ビーティ、ブレスナハンの歩行評価尺度])、感覚運動 （グリッド）、モータ （グリップ） スキルが揃っています。隔週の評価パフォーマンス ホイール歩行中のグロスと細かい運動能力を検討しました。FLS の大きな利点は示された Ex 2-4 週間の間に。変化は認められなかった BBB テストと Ex、8 週間の期間の終わりにしかし後肢グリッド性能向上した 2-4 週間の間に。病巣の大きさだったによる影響はありません Ex、グリア細胞の貪食と反応性の存在がで減少したの介入としての元。Ex だけででき、傷害の進化に影響を及ぼす一過性前部向上させることが示唆し、後肢機能週間の間に 2-4 次の頸部理
脊髄損傷部位にコンドロイチナーゼABC吻軟または尾の投与は、解剖学が機能しない可塑性を促進する
増殖抑制コンドロイチン硫酸プロテオグリカン（CSPG）がためにグリア瘢痕組織、成功した軸索再生への大きな障壁の抑制、自然への貢献の脊髄損傷後の治療戦略の主要な標的である。柔毛のコンドロイチナーゼABC（ChABC）消化は、その後の機能改善と病変部位を越えて軸索再生を促進します。 ChABCも免れる繊維の発芽を促進することが示されているが、そのような可塑性から機能回復の結果であれば明確ではありません。ここでは、優れたChABC媒介機能の改善に果たすことが発芽吻側または尾の役割を理解しようとした。これを達成するために、ChABCまたは車両は吻側または一方的なC5損傷尾を注入した。片側切断の吻側注入すると、ChABCは、背側と腹側の角に5HT +繊維の発芽重要なを促進した。 ChABCが片側切断に組織尾に注入されたときに、発芽、追加は認められなかった。 hemicontusion損傷に尾注入すると、ChABCは5HT +脊髄前角に繊維ではなく脊髄後角の発芽促進した。この発芽のどれシナプスコンポーネントシナプシンの変化をもたらしません。また、運動機能を評価する行動テストではパフォーマンスに影響を与えなかった。これらのデータは、必ずしも機能回復に変換されませんChABC媒介免れる繊維の萌芽を示唆している。
末梢神経移植とコンドロイチナーゼを組み合わせることにより、慢性脊髄損傷における機能軸索再生を促進する
現在、脊髄損傷に対する治療法が存在しないため、ほとんどの患者は長期にわたる怪我で生きている。したがって、慢性脊髄損傷の機能回復を促進することを目的とした戦略は、高い治療価値を持っています。成功した再生のために、長期負傷した軸索は、その貧しい本質的な成長の可能性など病変部位の周りに設立されグリア性瘢痕の抑制環境を克服する必要があります。急性負傷した軸索はその先端部をグラフトホストインターフェイスが瘢痕マトリックスで切断し抑制コンドロイチン硫酸プロテオグリカンをコンドロイチナーゼABC（ChABC）で処理されている場合は機能回復を仲介することが成長の寛大な末梢神経移植（PNG画像）を再入力宿主組織に再生成します。同様の戦略は、慢性傷害のために有効であるかどうかを決定するために、我々は、グリア性瘢痕およびグリア細胞株由来神経栄養因子（GDNF）の刺激のChABCの治療と関連性の高い、慢性、頸部挫傷部位への末梢神経のグラフトを組み合わせ長期負傷した軸索。慢性的な損傷部位または第二に、より遠位の損傷部位（2）PNGそのブリッジ慢性挫傷のサイトにまたがるように移植した（1）末梢神経：我々は2つの移植のパラダイムでは、この組み合わせをテストされています。 GDNF-PBS治療とは異なり、GDNF-ChABC処理が宿主組織にPNGを終了するには、軸索を容易にし、いくつかの機能回復を促進した。再生繊維によるシナプス接触の示すホストニューロンの末梢神経ブリッジ誘導c-Fos発現における軸索の電気刺激。したがって、我々のデータは遠移植インターフェイスにChABCを投与する慢性的に負傷したニューロンによる機能的な軸索再生を可能にすること、初めて示しています。
ペグ化インターフェロン ベータは急性炎症反応と頚部脊髄挫傷損傷後強制運動と組み合わせてとき回復を変調します。
二次変性脊髄損傷 （SCI） の中に持続的な初期の組織の損傷の拡大に します。この進歩的な組織の損傷に寄与する細胞の炎症反応を抑制神経保護の 1 つの可能な戦略です後急性理我々 は当初ラット インターフェロン ベータ (IFN ベータ版） のペグインターフェロン フォームによる治療炎症や神経保護片側子宮頸レベル 5 挫傷傷害のサイトのいくつかのマーカーの発現調節するだろうかどうか調べた。大人の女性の Sd 系ラットによる無限の地平線インパクター 200 kdyn （重傷に相当） の力 1600年-1800 mum の平均変位で負傷しました。ペグ IFN ベータまたは車両の単回投与 （5x10(6) 台） 30 分次の理を投与されました。ここではプロと反炎症サイトカイン レベルおよび SCI とペグ IFN ベータ治療後尾側の熱ショック蛋白質および iNOS （神経保護で関与） 病変の震源地と 1 つのセグメントでの発現の時間的変化を示します。潜在的な治療戦略急性理後二次被害の変調を示唆したがって、急性期治療ペグ IFN ベータと前肢関数を単独で改善するかどうか、または強制運動 (Ex) と組み合わせるとを検討しました。動物 5 日 SCI を投稿し、週 5 日の 8 週間以上続いた Ex パラダイムを始めた。歩行 (前肢運動スケール [FLS]、後肢 BBB、および TreadScan） と感覚運動機能 （歩いてグリッド） は毎週テストしました。追加の結果の措置では病巣の大きさとグリア細胞の反応性を含まれています。1 週のポスト SCI ペグ IFN ベータ投与群しますが、他の時点ではなくまたはその他の処置のアプローチを FLS の大幅な改善が発生しました。この急性神経保護治療戦略も強制運動と組み合わせてとき長期的行動回復に翻訳しないことが示唆されました。
ひと骨髄間質細胞の分泌プロファイル: ドナーの可変性や炎症刺激への応答。
間葉系幹細胞 （MSC） 骨髄由来理想的な移植のため、様々 な中枢神経系障害、治療因子の分泌によって、傷害の後の回復をサポートする表示。分泌のプロファイルから異なるドナー由来 MSC にかなりのばらつきがあるし、炎症性の刺激に応答して MSC 分泌を変更が、これらの問題に対処する包括的な分析が行われていない知られています。ここで 7 つのドナーから MSC 分泌ことケモカイン、サイトカイン変数の範囲で高変動を示すいくつかの要因とを示します。治療と抗炎症性サイトカイン分泌プロファイルがしっかりと環境上の課題によって調節されていることを示す少しの効果があったに対し損傷脊髄からのプロ炎症性サイトカインやティッシュ エキスで培養 MSC の治療選択したサイトカインのアップ規制で起因しました。サイトカインのアップ規制のパターンでの MSC 同様炎症刺激に匹敵する応答を示唆に異なるドナーからであった。
大人猫の頸髄損傷後の末梢神経移植。
末梢神経移植 (PNG) ラット脊髄に病変サイトと行動の回復のいくつかのレベルの間でシナプス リコネクションと急性または慢性の傷害後の軸索再生サポートしています。ここでは、我々 末梢神経に損傷脊髄猫の最終的な並進用の再生を促進するには、前臨床治療アプローチとして接木。大人のメス猫子宮頸レベル (C7) および即時同格の自家脛骨神経セグメント病変のサイトへの部分的な hemisection 病変を受け取った。5 週間後、背側の象限斑尾側行った (T1) 病変サイト扱わ後消化生育マトリックス分子を阻害するコンドロイチナーゼ ABC の 2 日間、傷害のサイトに、PNG の遠位端を並置します。4-20 週後グラフト 10/12 動物数千髄軸索各移植で存在で生き残った。9/10 グラフトの遠位端は脊髄と多数の軸索病変サイトを超えて拡張するよく並置されました。脊髄刺激グラフトの複合活動電位は再生軸索の通常の軸索伝導を示す、適切な待ち時間を誘発しました。近くに遠位脊髄での Fos 免疫陽性ニューロンの存在病変サイト レスポンスを引き出すために、PNG の刺激を失敗が遠位同格サイト再生軸索ホスト ニューロンと機能性のシナプスを形成することを示します。本研究では、非齧歯類、大動物モデルにおける脊髄損傷後の再生を促進するアプローチを移植神経の成功のアプリケーションを示しています。
サイクリング運動後脊髄損傷ラットにおけるアポトーシス関連のマイクロ Rna の発現に影響を与えます。
脊髄損傷 （SCI） に 2 つの主要な側面がある： 急性、プライマリの機械的外傷と炎症、応需型, アポトーシスおよび脱髄によって誘発される二次組織の損傷の進歩的な段階。マイクロ Rna (miRs) は、小型、~ 22 ヌクレオチド、タンパク質をコード遺伝子発現を調節する転写後のレベルで機能する Rna。彼らは細胞増殖などの恒常性プロセスで重要な役割を持ち、プログラムされた細胞死。負傷したラット脊髄我々 は miRs とその下流標的の発現解析を行ったアポトーシス経路の関与し、ポスト負傷のサイクリング運動ミール式の活動に依存した可塑性をテストするために使用します。運動 miR21 の高いレベルにつながるし、miR15b のレベルの減少が SCI ミール Let 7a と miR16 の発現の増加の結果をことを示します。ミール式でこれらの変更はその標的遺伝子の発現の変化に関連付けられます: アポトーシス誘導 (PTEN、PDCD4、および RAS 減少 mRNA) および抗アポトーシス （増加 Bcl 2 mRNA） ターゲット遺伝子。これはカスパーゼ 7 蛋白質のカスパーゼ 7 およびカスパーゼ 9 と低レベルのダウン規制の mRNA が伴います。これらの結果から運動行動を通じて複数 miRs とアポトーシスの機能調節理後に貢献そのターゲットに可能の有益な効果を示す
固有受容性神経障害正規化 H 反射の運動による脊髄損傷後に影響します。
そのままの脊髄における比較的低周波 (10 Hz) 刺激で H 反射を habituates がこの慣れ脊髄損傷から生じる阻害を降順の損失を低減します。通常のパターンの影響を受ける後肢の運動をサイクリングで反射活動における低周波定着に向けてリターンです。これは脊損動物や大型の付随する刺激の筋肉のストレッチその反復的な受動的な意味 (グループ I および II) 固有受容線維が脊髄反射の変調作用外傷後。この仮説をテストするには、そのまま、脊損ラット大後根神経節ニューロンを優先的に影響ピリドキシン神経毒性誘発。ピリドキシンまたは生理食塩水注射与えられた 2 回毎日の (IP) 6 週および半分、脊損の動物が受ける運動期間中をサイクリングします。6 週間後脛骨神経を電気刺激し、録音 M と H 波の後肢の足の骨間筋から作られました。結果ピリドキシン治療は完全に無傷動物の脊髄における H 反射を除去. します。対照的に、ピリドキシンとペアになって断裂治療運動によって影響されなかった H 反射の周波数依存型馴化の削減で結果します。通常のグループ I および II の求心性入力は運動に基づいて反転のハイパー reflexia H 反射の脊髄損傷後達成するために重要が示唆されました。
打撲ラットにおける運動機能回復を強化するために訓練パラダイム: 階段トレーニングの効果。
階段で神経不完全脊髄損傷 （SCI） の多くの個人のための毎日の活動の重要な側面は、この特定のタスクに対する訓練の効果についてはほとんど知られていません。
活動に依存した神経栄養因子の増加は、強化された変調脊髄反射の脊髄損傷後に関連付けられています。
アクティビティ ベースの治療パッシブ自転車やトレッドミルでステップ トレーニング脊髄損傷 （SCI） 後のモーターの回復をリードして実行、ステップのより大きい数に貢献するよう改善歩行運動回復脊髄反射神経と筋肉の減少の防止の位相依存性変調の質量。リズミカルにストレッチし、後肢筋短縮の動きを交互に両方のタスクで構成されます。歩行運動のステップ トレーニング中に脊髄ネットワークによる求心性フィードバックがトリガーによって生成されるに対しただし、麻痺した後肢受動的による電動装置自転車トレーニング中に移動します。我々 の目的は、SCI 脊髄の可塑性と神経栄養因子のレベルの変化の関係の生理的対策後タスク依存効果バイクおよびステップ トレーニングを比較しました。30 の女性 Sd 系ラット アダルト完全脊髄断裂は低水準胸椎 (T12) を施行した.ラットは、3 つのグループのいずれかに割り当てられた: 自転車トレーニング、ステップ トレーニングやトレーニング。運動療法は 15 分では/d の 5 日間/週、4 週間を理後 5 日から始まる成っていた。ターミナルの実験中には、次の 0.3、5、または 10 Hz で脛骨神経刺激による筋間の足の筋肉から H 反射を記録しました。動物が犠牲になったし、脊髄における腰椎脊髄神経栄養因子の発現の西部のしみの分析のために収穫されました。唯一のステップ トレーニング グリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF) レベルの増加に対しバイクとステップのトレーニングが大幅に脳由来神経栄養因子 (BDNF) ニューロトロフィン-3 (NT-3) のレベルを増やすし、NT-4 SCI の腰椎肥大ラットの証拠を提供します。正の相関を H 反射の周波数依存性うつ病の回復と神経栄養因子タンパク質レベルの増加は反射正規化における神経栄養因子の役割を示唆しています。
末梢神経移植は、脊髄損傷後の再生をサポート
脊髄への外傷性の侮辱は、脊髄の実質的な、生理学的、生化学的、機能的な再編につながる即時の機械的損傷とその後の組織の変性の両方を誘導する。様々な脊髄損傷（SCI）のモデルは脊柱上の影響の全体的または部分的な不在の場合には脊髄とその制限の適応可能性を示している。 SCI後の関数の意味の回復は、神経組織の移植、外因性神経栄養因子、阻害分子の排除、機能的な感覚の訓練、および/または麻痺した筋肉や脊髄回路の電気的刺激を含む治療戦略の組み合わせから、最も可能性が高いことになります。末梢神経移植は、損傷部位に移植するときaxotomizedニューロンの再生努力を強化するために成長寛容な基層と地元の神経栄養因子を提供しています。再生軸索は、適切な目標に向かって末梢神経移植を経由して、彼らはSCIのサイトであるため成長阻害物質の堆積の先端移植片ホスト·インターフェースを超えて拡張に失敗することができます。脊髄に移植から軸索の出現を容易にする一つの方法は、グリア性瘢痕に関連付けられているコンドロイチン硫酸プロテオグリカンを分解することである。重要なのは、移植を終了するか再生軸索はシナプスの機能的なコンタクトを形成することができる。これらの結果は、ラットおよびネコで、ラットの慢性外傷後の急性傷害モデルにおいて実証とSCI後の構造と機能の修復を促進する我々の継続的な努力のために重要な意味を持っているされています。
末梢神経移植と免疫抑制 Axotomized 中枢神経系ニューロンにおける遺伝子発現を変更します。
成人中枢神経系 （CNS） ニューロン軸索切断独力で再生されませんが、軸索タンブレロ predegenerated 末梢神経移植 （Png） に再生成することがあります。我々 はレーザーを解剖外側前庭 (LV) ニューロン横 hemisection C3 (HX) によってその軸索が切断されたと hemisected C3 とその受信の免疫抑制とシクロスポリン A (CsA) と (- PNG と呼ばれる） predegenerated PNG 病変サイトにいた外側前庭神経核 (LVN) ニューロンのマイクロ アレイの技術を使用して遺伝子発現を検討しました。結果 LVN ニューロン nonregenerative で潜在的再生状態と 42 日の期間にわたって発生した時空間変化の発現解析を提供します。膠だけで起因した規制の詳細されて、プローブ セットの長期変化の発現亢進 downregulated より。同格の免疫抑制と PNG の遺伝子発現の全体的なミュート。その軸索はこれらの遺伝子の多くより大きい遺伝子発現の減少した表情を見せた PNG に並置された axotomized ニューロン エネルギー生産に関連するのに対し Axotomized ニューロン (HX) 遺伝子は一般的軸索の成長と関連付けられています。Axotomized LVN ニューロン再生する PNG をあてる LVN ニューロンより大きい程度に関連付けられていると考えられて多くの遺伝子を表現することが示唆されました。こうして LVN ニューロン膠再生状態に残りますが、私は PNG によって提供される条件を維持または強化再生のため必要なエネルギーを提供する可能性がありますミトコンドリア活性の神経のように見えます。我々 はまたのグラフト通常再生に関連する遺伝子の発現における軸索の成長著しい増加せずを可能にする細胞骨格のコンポーネントのための十分な軸索合成できることを推測します。
運動後の脊髄損傷ラットにおける PTEN/mTOR 経路に影響を与えるマイクロ Rna を変調します。
脊髄損傷 （SCI） と （Ex）、脊髄の可塑性の促進に関与する療法の後肢の運動後 PTEN/mTOR シグナル伝達と関連付けられたマイクロ Rna (miRs) を検討しました。有様後ラットは週 5 日 Ex サイクリングを受け取った。MiRs の標的遺伝子、そして下流エフェクタ式における 10 と 31 日ポスト損傷脊髄組織内プローブしました。Ex 高架 miR21 式と式のそれぞれのターゲット遺伝子の発現に大きな変化に相関関連づけることミール 199a 3 p の減少: PTEN mRNA を減少し、mTOR mRNA の増加します。西部にしみが付く蛋白質のレベルに匹敵する変更を確認しました。リン酸化-S6 （mTOR の下流のエフェクター) 中間の灰色のニューロンのラット Ex 内の増加ラパマイシン処理によってブロックされました。したがって損傷脊髄における活動依存的可塑性は PTEN や mTOR シグナル伝達を調節し、科学によって影響を受ける神経細胞の再生の可能性の増加を示している可能性があります miRs を介して一部で変調される可能表示されます。
脊髄修復のための Nanofibrous コラーゲン神経管。
損傷脊髄神経再生多くの場合は傷害のサイトの下の神経障害の壊滅的な結果に貢献して制限されています。注入足場の組織設計の潜在的な治療法として進化しているが、成果はサブ最適なままです。1 つの可能な理由は、細胞に侵入または軸索を regrowing お問い合わせガイダンスを提供するこれらの構成要素から地形の信号の欠如があります。ナノファイバー建築自然細胞外マトリックスを模倣し、したがって生理関連細胞表現型を促進する可能性があります。この研究では、エレクトロスピニング コラーゲン ナノファイバーの潜在的なアプリケーション （直径 = 208.2±90.4 nm) in vitro および in vivo 脊髄損傷 （SCI） 治療を評価しました。初代ラット アストロ サイトおよび後根 ganglias (Drg) コラーゲン被覆ガラス カバー スリップ (二次元 [2 D] 基板コントロール) の播種し、それぞれアストロ サイトの動作および神経突起伸長の地形効果を評価する無作為に指向または整列のコラーゲン線維を足場します。コラーゲン ナノファイバーを培養した場合, アストロ サイトの増殖とグリア線維性酸性蛋白 (GFAP) の発現 2D コントロール上のセルと比較すると 3 日間で抑制された (p < 0.05) および 7 (p < 0.01). 繊維配向結果細長いアストロ サイトに (伸長因子目 4, p < 0.01) drg コードから神経突起伸長繊維軸の向きを監督。対照的に、放射状にランダムに配向膠原線維に放って神経突起。スパイラル鋼管構造にコラーゲン足場を形成することにより、エレクトロスピニング ナノファイバー ヘミ セクション ラットモデルを用いた急性の SCI の治療のためを使用しての可能性を示した。10 と 30 日の postimplantation で、コンストラクトの広範な細胞侵入に関係なく繊維配向観察されました。しかし、足場配置繊維を一日 30 より構造的にそのまま登場。ED1 免疫蛍光染色マクロファージ浸潤一日 10、30 日目で有意に減少によって明らかにしました。ニューロ フィラメントの汚損によって評価として萌芽神経繊維は早ければ 10 日目に観察されました。また、GFAP 用いて免疫染色アストロ サイトのみ病変サイトの境界で発見された、任意の時間の時点で注入領域のアストロ サイトの蓄積は認められなかった。これらの所見はエレクトロスピニング コラーゲン繊維を利用した 3 D スパイラル構造作製の可能性を示すし、これらの足場 SCI の修理のための潜在性を示した。
急性と長期の後肢の運動感覚ニューロンより運動ニューロン脊髄損傷後異なる遺伝子発現を引き出します。
脊髄損傷と活動依存性可塑性にかかわる潜在的な分子プロセスを識別する後肢の運動後腰椎脊髄と筋運動ニューロン、中間のグレーと固有受容感覚ニューロンの特定の応答遺伝子の発現を検討しました。成熟雌ラットを低呼吸器離断とパッシブのサイクリング運動の 1 または 4 週受け取った。遺伝子発現解析神経栄養因子に焦点を当てた： 脳由来神経栄養因子 (BDNF) ニューロトロフィン-3 (NT-3) とグリア細胞由来神経栄養因子 (GDNF) ニューロトロフィン-4 (NT 4)、その受容体の潜在的な役割神経可塑性のため。また傷害への細胞応答に関与する遺伝子の発現を調べた: 熱ショック蛋白質 (HSP)-27 と-70, グリア線維性酸性蛋白 (GFAP) およびカスパーゼ-3、-7,-9。腰髄のサンプルは、傷害 mRNA の発現を TrkB、すべての 3 つのカスパーゼと HSPs。 アキュート増加し、増加運動表現の神経栄養因子の BDNF mRNA と GDNF、しかしない彼らのレセプターの延長します。また、HSP 発現が増加したし、カスパーゼ 7 式の変化蛋白質のレベルをこれら mRNA 発現の変化を (無料) に減少しました。運動ニューロンと中間グレー少し変更次の傷害、mRNA 発現表示しますが、急性と長期運動 BDNF、GDNF と NT 4 の mRNA のレベルを増加します。大型の DRG ニューロンにおける mRNA の神経栄養因子とその受容体傷害か練習によってほとんど影響を受けないいた。しかし、カスパーゼ mRNA 発現だった傷害によって増加、運動によって減少しました。我々 の結果は、運動に関与する遺伝子の発現可塑性とアポトーシスのセルの特定の方法で影響すること、これらの変更をポスト負傷間隔や長時間運動の増加したことを示しています。
