重编程代谢微环境以通过水性多乳酸-聚氨共聚合物支架进行神经再生

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 组织工程是组织工程.
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 细胞代谢显著影响炎症,再血管和组织再生.
• 将细胞代谢整合到组织工程中,为现场修复和理解宿主生物材料相互作用提供了潜力.

研究的目的:

• 为了研究一种含有聚-l-乳酸 (PLLA) 的抗炎性水性聚氨支架 (LAx-WPU) 的潜力,用于神经损伤的修复.
• 探索从脚手架释放的乳酸在促进神经元能量代谢和轴突生长中的作用.

主要方法:

• 开发了LAx-WPU支架,具有不同的PLLA含量,用于控制乳酸释放.
• 在没有葡萄糖的环境中利用初级神经元,用脚手架降解液处理,以通过单碳酸盐输送体 (MCT2) 评估能量代谢和轴突生长.
• 在大鼠身上植入LAx-WPU支架以修复脑神经缺陷,并评估神经再生,血管化和相关蛋白质表达 (MAP2,Tuj1,CD31).
• 进行基因本体学 (GO) 分析,以了解受脚手架影响的分子途径.

主要成果:

• LAx-WPU支架释放乳酸盐,含量随着PLLA添加和降解时间的增加而增加.
• 在初级神经元中通过MCT2吸收乳酸,增强了无葡萄糖环境中的腺三酸盐 (ATP) 生产和神经元轴突生长.
• 在老鼠体内植入LAx-WPU支架导致了显著的丝状神经元延长,快速血管化和神经组织再生,长达28天.
• GO分析显示,LAx-WPU支架调节了对神经活性信号和血管生成至关重要的 purin代谢途径.
• 抑制MCT2显著抑制了轴突再生,证实了乳酸驱动的能量代谢的关键作用.

结论:

• 通过内在的乳酸释放来调节代谢微环境,LAx-WPU支架有效地促进神经再生.
• 该机制涉及通过MCT2通过乳酸吸收增强神经元能量代谢,支持轴突生长和血管化.
• 这些支架为神经组织工程和修复提供了一个有希望的,无生物活性因子的方法.