脊髄損傷部位へのナノ粒子ベースのエストロゲン投与は、局所的な実質細胞の破壊を減少させ、機能回復を改善する

Nanoparticle based estrogen delivery to spinal cord injury site reduces local parenchymal destruction and improves functional recovery.

• April Cox
• Mollie Capone
• Denise Matzelle
• Alexey Vertegel
• Mikhail Bredikhin
• Abhay Varma
• Azizul Haque
• Donald Shields
• Naren Banik

抄録

脊髄損傷患者は著しい機能障害を受ける；これは損傷後の神経細胞の再生が制限されていることと因果関係がある。その結果、反応性グリア症、炎症性カスケード、グリア瘢痕形成が軸索再生を阻害する。これに対抗するために全身性の抗炎症剤（ステロイド）が以前に投与されているが、現在のところ、損傷後の神経細胞の再生には、関連する副作用のために承認されていない。同様に、治療用の全身性エストロゲンレベルは神経保護作用を示すが、用量依存的な副作用は禁止されている。そこで今回の研究では、エストロゲンを負荷したナノ粒子を埋め込んだアガロースゲルパッチを用いて、脊髄損傷部位への低用量エストロゲンの送達を採用した。対照群と比較して、ナノ粒子部位指向性エストロゲンで治療したげっ歯類の脊髄は、損傷後の病変の大きさ、反応性グリア症、グリア瘢痕形成が有意に減少したことが示された。しかし、エストロゲン投与により軸索再生、血管内皮増殖因子産生、グリア細胞由来の神経栄養因子レベルが増加した。また、エストロゲン投与により運動機能および膀胱機能の回復が同時に改善された。したがって、低用量の部位特異的エストロゲン投与は、脊髄損傷患者の神経細胞の修復と機能回復を強化するための将来的なアプローチとなる可能性がある。

Spinal cord injury patients sustain significant functional impairments; this is causally related to restricted neuronal regeneration following injury. The ensuing reactive gliosis, inflammatory cascade and glial scar formation impede axonal regrowth. Although systemic anti-inflammatory agents (steroids) have been previously administered to counteract this, no current therapeutic is approved for post injury neuronal regeneration, in part due to related side effects. Likewise, therapeutic systemic estrogen levels exhibit neuroprotective properties, but dose-dependent side effects are prohibitive. The current study thus employs low dose estrogen delivery to the spinal cord injury site using an agarose gel patch embedded with estrogen-loaded nanoparticles. Compared to controls, spinal cords from rodents treated with nanoparticle site directed estrogen demonstrated significantly decreased post-injury lesion size, reactive gliosis, and glial scar formation. However, axonal regeneration, vascular endothelial growth factor production, and glial-cell-derived neurotrophic factor levels were increased with estrogen administration. Concomitantly improved locomotor and bladder functional recovery were observed with estrogen administration following injury. Therefore, low dose site-directed estrogen may provide a future approach for enhanced neuronal repair and functional recovery in spinal cord injury patients.