外傷性脳損傷の治療のための血管新生ペプチドハイドロゲル

Angiogenic peptide hydrogels for treatment of traumatic brain injury.

• Xiaotang Ma
• Agnieszka Agas
• Zain Siddiqui
• KaKyung Kim
• Patricia Iglesias-Montoro
• Jagathi Kalluru
• Vivek Kumar
• James Haorah

抄録

外傷性脳損傷（TBI）は317万人以上のアメリカ人に影響を与えています。TBI後の血管障害による出血や凝固の管理は、患者の回復に不可欠です。脳血管障害は、TBIの根本的なメカニズムにおいて重要な役割を果たしている。本研究の目的は、脳損傷後の損傷組織に対する新規な再生医療を評価することである。我々は、最近報告された血管新生能を有する合成成長因子を用いて、脳損傷部位の血管新生をその場で促進した。これまでの研究では、この自己組織化ペプチドをベースとしたハイドロゲル（注射可能な自己組織化ペプチドベースのハイドロゲル）が、損傷部位での新生血管形成のための再生微小環境を形成することが示されています。超分子集合体はチキソトロピーを可能にし、注射可能な薬物送達システムは持続的な有効性を提供します。本研究では、中等度の鈍的損傷モデルを使用して、物理的な血管損傷および出血を引き起こした。その後、血管新生SAPHを損傷したラットの脳に直接適用した。TBI後7日目には、偽薬群および損傷対照群に比べて有意に多くの血管が観察され、VEGF受容体2の活性化も認められ、血管新生SAPHによって誘発された強固な血管新生反応が実証された。血管マーカーであるvon-Willebrand factor (vWF)とα-smooth muscle actin (α-SMA)は血管新生SAPHに反応して血管密度の増加を示した。さらに、TBI後の創傷の回復を示すパラメータとして、血液脳関門の完全性と血液凝固を検討した。その結果、血管新生性SAPHは長期的な回復において神経保護効果を発揮する可能性があることが示唆された。

Traumatic brain injury (TBI) impacts over 3.17 million Americans. Management of hemorrhage and coagulation caused by vascular disruption after TBI is critical for the recovery of patients. Cerebrovascular pathologies play an important role in the underlying mechanisms of TBI. The objective of this study is to evaluate a novel regenerative medicine for the injured tissue after brain injury. We utilized a recently described synthetic growth factor with angiogenic potential to facilitate vascular growth in situ at the injury site. Previous work has shown how this injectable self-assembling peptide-based hydrogel ( creates a regenerative microenvironment for neovascularization at the injury site. Supramolecular assembly allows for thixotropy; the injectable drug delivery system provides sustained efficacy. In this study, a moderate blunt injury model was used to cause physical vascular damage and hemorrhage. The angiogenic SAPH was then applied directly on the injured rat brain. At day 7 post-TBI, significantly more blood vessels were observed than the sham and injury control group, as well as activation of VEGF-receptor 2, demonstrating the robust angiogenic response elicited by the angiogenic SAPH. Vascular markers von-Willebrand factor (vWF) and α-smooth muscle actin (α-SMA) showed a concomitant increase with blood vessel density in response to the angiogenic SAPH. Moreover, blood brain barrier integrity and blood coagulation were also examined as the parameters to indicate wound recovery post TBI. Neuronal rescue examination by NeuN and myelin basic protein staining showed that the angiogenic SAPH may provide and neuroprotective benefit in the long-term recovery.

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