重组人胶原绑定骨形态发生蛋白2在大肠杆菌中的表达、纯化与复性

目的:利用大肠杆菌表达体系制备带有胶原结合结构域(CBD)的骨形态发生蛋白2(BMP2),研究CBD-BMP2表达、纯化及复性的条件和方法。方法:将具有胶原结合能力的CBD基因序列克隆入BMP2基因序列的N端,构建重组蛋白表达质粒pet21b/CBD-BMP2,转化入工程性大肠杆菌BL21菌株内;37℃条件下添加诱导剂异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)持续诱导表达;采用Ni-NTA亲和层析柱进行纯化;运用超纯水稀释复性法对纯化后的CBD-BMP2进行复性;0.22μm微孔滤膜对复性后蛋白除菌,通过除菌前后蛋白浓度比值计算回收率;聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测重组蛋白表达、纯化以及复性;BCA蛋白定量法测定蛋白浓度。结果:重组质粒pet21b/CBD-BMP2在工程性大肠杆菌中得到充分表达;CBD-BMP2以包涵体形式表达;SDS-PAGE分析,8mol·L^(-1)尿素存在条件下目的蛋白溶解于裂解液上清中,经纯化后目的蛋白单体存在于洗脱液B中,单体相对分子质量约为14 000;稀释复性后SDS-PAGE分析,相对分子质量14 000及28 000处可见2条清晰条带,重组蛋白单链成功复性为二聚体结构,相对分子质量约为28 000;过滤除菌前后目的蛋白浓度分别为110和80mg·L^(-1),回收率约为73%。结论:重组CBD-BMP2载体成功转化至大肠杆菌内,CBD-BMP2蛋白得到了高效的表达和复性。建立了利用原核表达体系制备重组CBD-BMP2蛋白的实验方法。

胶原支架结合脑源性神经营养因子移植促进全横断脊髓损伤大鼠轴突再生及运动功能恢复的研究

目的评价胶原支架结合脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)移植修复大鼠全横断脊髓损伤的效果。方法将32只成年雌性SD大鼠随机分成4组(n=8):A组为假手术组,只暴露T_9、T_(10)段脊髓;B、C、D组切除长4 mm的T_9、T_(10)段脊髓后,C、D组分别于损伤处植入相应长度的线性有序胶原支架(linear ordered collagen scaffolds,LOCS)和结合了胶原结合结构域(collagen binding domain,CBD)-BDNF的LOCS。术前及术后3个月内每周对大鼠进行BBB运动功能评分。术后3个月,实施神经电生理检测各组大鼠运动诱发电位(motor evoked potential,MEP);然后于L_2段脊髓组织注射荧光金(fluorogold,FG)实施逆行示踪,1周后取大鼠大脑及胸、腰段脊髓组织,脱水后观察脊髓组织形态;取包含损伤区的胸、腰段脊髓组织作切片。其中,脊髓冠状切片于激光共聚焦显微镜下进行观察,计算FG阳性细胞积分吸光度(IA)值;胸段脊髓组织水平切片采用免疫荧光染色,观察全横断脊髓损伤造模情况、脊髓损伤区轴突再生情况、D组再生轴突的突触形成情况。结果术后各时间点B、C、D组BBB评分均显著低于A组(P<0.05);术后2～12周D组BBB评分均明显高于B、C组(P<0.05)。电生理检测示,B组未观测到MEP;C、D组MEP潜伏期显著长于A组,C组显著长于D组,差异均有统计学意义(P<0.05)。脊髓组织形态观察示,B组脊髓损伤区域向两端延伸,损伤部位组织破坏严重;C、D组脊髓形态恢复较好,D组更接近正常组织形态。逆行示踪结果显示,各组大鼠损伤区以下的腰段脊髓灰质中均充满了FG阳性细胞;在损伤区以上的胸段脊髓中,A组FG阳性区域IA值显著大于B、C、D组(P<0.05),C、D组大于B组(P<0.05),C、D组间差异无统计学意义(P>0.05)。免疫荧光染色示,自同一脊髓背侧至腹侧选出的组织切片显示了明显异于正常组织的全横断脊髓损伤区域。A组NF阳性轴突数明显多于B、C、D组,C、D组多于B组,D组多于C组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 LOCS结合CBD-BDNF移植可以促进大鼠全横断脊髓损伤后轴突再生以及后肢运动功能恢复。

有序胶原材料联合CBD-BDNF对大鼠脊髓损伤的修复作用

目的联合有序胶原支架材料和胶原结合结构域-脑源性神经营养因子(CBD-BDNF)修复大鼠脊髓损伤。方法以大鼠脊髓半横断损伤模型观察有序材料联合CBD-BDNF对脊髓损伤的修复效果。大鼠分为3组:Control组即损伤后自动恢复组、Collagen组即损伤部位植入有序材料组和CBD-BDNF/collagen组(CBC组)即损伤部位植入有序胶原材料联合CBD-BDNF组。通过神经丝免疫荧光染色、BBB评分和斜板实验观察修复效果。结果体外实验发现,有序材料能够引导神经元细胞方向性延伸轴突;体内实验发现,CBC组再生神经丝阳性的神经突起数量明显比Control组和Collagen组多(P<0.05),且再生神经丝延伸具有方向性。CBC组大鼠术后9周BBB评分为8(7,13),明显高于Control组[1(1,1)]和Collagen组[2(1,2)](P<0.05)。CBC组大鼠斜板耐受角度也要高于Control组和Collagen组(P<0.05)。结论 CBD-BDNF联合有序胶原支架材料促进脊髓损伤部位神经突起再生和方向性延伸,促进大鼠运动功能恢复,为临床上治疗脊髓横断损伤提供一定实验依据。