多糖复合水凝胶通过机械传导通路和巨噬细胞免疫调节促进退变椎间盘再生

【目的】制备出负载岩藻多糖(Fucoidan)的甲基丙烯酰化葡聚糖(Dex MA)光响应性可注射复合水凝胶,探究其力学性能,评估其生物相容性;分析其对椎间盘退变的修复作用和抗炎效果,并观察其对椎间盘退变延缓能力。【方法】本课题以Fucoidan和Dex MA为原材料制备出光敏性可注射多糖复合CX-5461水凝胶支架,对其进行形态学、亲水性和机械性能等进行研究。在体外,通过细胞骨架染色、细胞增殖和活力评价水凝胶的生物相容性;为评估复合水凝胶与IMedical practiceL-1β刺激的髓核细胞(NPCs)共培养对细胞增殖和抗炎的影响,通过实验检测了细胞活力及相关炎症因子的表达;同时,检测CAV1-YAP信号通路中CAV1、YAP、p-YAP、COL II及Agg等蛋白的表达,以探究机械传导途径对细胞ECM的影响。在体内,通过针刺两层纤维环法建立大鼠椎间盘退变模型,并随机分成Sham组、Control组、Fucoidan组、Dex MA组和Dex MA-Fucoidan。通过影像学、组织学和免疫组织化学等分析复合水凝胶修复退变IVD的效果并探索了相应的调控方式。【结果】我们成功制备出光响应性可注射多糖复合水凝胶支架,通过形态学及机械性能表征分析发现,其在扫描电子显微(SEM)下呈现为孔径大小均一的多孔状结构,表现出优良的亲水性和机械性能,并且在浓度为4mg/ml时性能最佳。同时,细胞实验发现,Dex MA-Fuc4组复合水凝胶对NPCs的增殖和细胞活性具有明显地促进作用;IL-1β刺激的NPCs在复合水凝胶中共培养,不但可促进细胞增殖,而且又表现出了明显抗炎作用;同时,CAV1-YAP机械传导轴的激活促进了细胞ECM的代谢。复合水凝胶在注射入大鼠IDD模型后,可通过诱导M2巨噬细胞极化来抑制局部炎症反应并逐渐阻止ECM降解。加之,在X-ray检查结果中,Dex MA-Fuc4复合水凝胶组的椎间隙高度下降幅度最小,同时在MRI中T2加权信号最高。这些结果表明,Dex MA-Fucoidan复合水凝胶是促进退行性椎间盘的组织再生一种有效方法。【结论】光响应性可注射Dex MA-Fucoidan多糖复合水凝胶表现出优越的生物相容性,以注射的途径对IVD局部给药,在数十秒内通过光响应性达到原位交联固化,不但能对髓核区域有效地填充,还达到对纤维环局部缺口的封闭。更重要的是,其对退变区域的炎症反应起到了延缓效果,使IVD机械稳定性得到维持,从而对IDD的进展达到缓解的目的。在椎间盘局部过度炎症反应微环境下,此复合水凝胶Lorlatinib体内实验剂量支架能够的组织再生提供一种新的思路,更是为延缓椎间盘退变方面提供了很有前途的治疗手段。