PHBV/PLA/Col膜のデュラプラスティは、脊髄損傷ラットにおいて、NLRP3複合体とM1マクロファージの分極を抑制することで軸索再生を促進した

Duraplasty of PHBV/PLA/Col membranes promotes axonal regeneration by inhibiting NLRP3 complex and M1 macrophage polarization in rats with spinal cord injury.

• Tengfei Zhao
• Kan Xu
• Qionghua Wu
• Chenggui Wang
• Shining Xiao
• Heyangzi Li
• Teng He
• Linlin Wang
• Fangcai Li
• Qixin Chen

抄録

減圧後のデュラプラスティは病変の大きさや瘢痕形成を減少させ、より良い機能回復を促進するが、その根底にあるメカニズムは明らかにされていない。ここでは、ポリヒドロキシブチレート-コ-ヒドロキシバレレート/ポリ乳酸/コラーゲン（PHBV/PLA/Col）膜を作製し、VSC4.1運動ニューロンで培養した。材料特性およびin vitro生物学的特性を評価した。皮下移植試験では、PHBV/PLA/COl足場は細胞浸潤、微小血管形成をサポートし、CD86陽性マクロファージの凝集を減少させた。スプラague-DawleyラットのT10における挫傷性脊髄損傷の後、硬膜またはPHBV/PLAまたはPHBV/PLA/Col膜をアログラフトして硬膜切開を行った。その結果、術後3日目にNLRP3, ASC, cleaved-caspase-1, IL-1β, TNF-α, CD86の発現は低下したが、CD206の発現は増加していた。PHBV/PLA/Col膜を用いたデュラプラスティは、CD86陽性マクロファージの病変部への浸潤を減少させ、グリア線維性酸性タンパク質の発現を減少させ、NF-200の発現を増加させることが免疫蛍光により明らかになった。さらに、PHBV/PLA/Col膜を用いたデュラプラスティは、損傷後8週間で運動機能の回復を改善した。このように、PHBV/PLA/Col膜を用いたデュラプラスティは、急性脊髄損傷において、炎症細胞の活性化を抑制し、マクロファージの分極を調節することで、グリア瘢痕形成を減少させ、軸索の成長を促進した。

Duraplasty after decompression decreases the lesion size and scar formation, promoting better functional recovery, but the underlying mechanism has not been clarified. Here, we fabricated a series of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)/polylactic acid/collagen (PHBV/PLA/Col) membranes and cultured them with VSC4.1 motor neurons. The material characteristics and in vitro biological characteristics were evaluated. In the subcutaneous implantation test, PHBV/PLA/COl scaffolds supported the cellular infiltration, microvasculature formation, and decreased CD86-positive macrophage aggregation. Following contusion spinal cord injury at T10 in Sprague-Dawley rats, durotomy was performed with allograft dura mater or PHBV/PLA or PHBV/PLA/Col membranes. At 3 days post-injury, Western blot assay showed decreased the expression of the NLRP3, ASC, cleaved-caspase-1, IL-1β, TNF-α, and CD86 expression but increased the expression of CD206. Immunofluorescence demonstrated that duraplasty with PHBV/PLA/Col membranes reduced the infiltration of CD86-positive macrophages in the lesion site, decreased the glial fibrillary acidic protein expression, and increased the expression of NF-200. Moreover, duraplasty with PHBV/PLA/Col membranes improved locomotor functional recovery at 8 weeks post-injury. Thus, duraplasty with PHBV/PLA/Col membranes decreased the glial scar formation and promoted axon growth by inhibiting inflammasome activation and modulating macrophage polarization in acute spinal cord injury.

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