The Effect of Transplantation of Schwann Cell and SIS Sponge on the Injured Peripheral Nerve Regeneration

슈반세포와 SIS 스폰지의 이식이 손상된 말초 신경 재생에 미치는 영향

  • Kim, Cho-Min (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Soon-Hee (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Kim, Su-Mi (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Park, Sang-Wook (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Lee, Il-Woo (Department of Neurosurgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea) ;
  • Kim, Moon-Suk (Nanobiomaterials Lab, Korea Research Institute of Chemical Technology) ;
  • Rhee, John-M. (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Khang, Gil-Son (BK-21 Polymer BIN Fusion Research Team, Chonbuk National University) ;
  • Lee, Hai-Bang (Nanobiomaterials Lab, Korea Research Institute of Chemical Technology)
  • 김초민 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 김순희 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 김수미 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 박상욱 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 이일우 (가톨릭대학교 신경외과) ;
  • 김문석 (한국화학연구원 나노생체재료연구실) ;
  • 이종문 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 강길선 (전북대학교 고분자 BIN 융합 연구팀) ;
  • 이해방 (한국화학연구원 나노생체재료연구실)
  • Published : 2008.01.31

Abstract

It is recognized that Schwann cells (SC) are essential for peripheral nerve development and regeneration. SIS (small intestinal submucosa) consists of some growth factors which can stimulate cell activity without immune rejection responges. SCs were harvested from the femurs and tibias of female Fischer rat and then suspended with $2{\times}10^6$ cell/sponge in SIS sponge. Fischer rat received an implant consisting of the SCs and the SIS sponge at the place of a 5 mm gap created by the sciatic nerve resection. Thin sections were stained with H &E staining and immunostaining of S-100, GFAP and NF after 1, 2, and 4 weeks. It was observed that the effects of the SIS sponge with SCs on neuroinduction(Group II, with scaffold & cell) are strong as much as uninjured model(Control I), and significantly stronger than SIS sponge model (Group 1, with scaffold only) and blank model (Control II). In conclusion, these results suggest that SIS sponge filled with SCs may have an important role for peripheral nerve regeneration of tissue engineering.

슈반세포는 강력한 말초신경 재생 효과를 가지고 있다. 그리고 신경 유도관으로 사용된 소장점막하조직(small intestinal submucosa, SIS)은 세포활성을 촉진하는 여러 가지 성장인자를 다량 함유하고 있고 이종이식의 면역 거부반응이 없는 생체물질로서 널리 사용되고 있다. 슈반세포는 Fischer 쥐의 좌골신경으로부터 분리하였고, 순수 배양된 슈반세포를 $2{\times}10^6$ 세포로 계산하여 SIS 스폰지에 파종하였다. 그리고 Fischer 쥐의 좌골신경 5 mm를 제거하여 신경과 제조된 스폰지를 연결하는 신경 외막 봉합을 실시하였다. 그런 후 1, 2주 및 4주 후 재생된 신경을 적출 한 후, H &E 염색과 S-100, GFAP 및 NF 면역조직화학염색을 실시하였다. 그 결과, SIS 스폰지와 슈반세포를 함께 이식한 군(Group II)은 아무것도 이식하지 않은 군(Control II)과 SIS 스폰지만 이식한 군(Group I) 보다 뚜렷한 양성반응을 보였고 손상을 받지 않은 군(Control I)과 별차이가 없는 양상을 보여주었다. 이는 SIS 스폰지와 슈반세포를 함께 이식했을 때 손상된 조직공학적 말초 신경 재생에 중요한 역할을 한 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. S. K. Kim, K. D. Hong, S. H. Kim, M. S. Kim, G. Khang, I. W. Lee, C. W. Han, H. K. Lee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 2, 130 (2005)
  2. E. J. Kim, J. H. Song, M. S. Kim, J. M. Rhee, C. H. Han, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 1, 41 (2004)
  3. S. K. Kim, K. D. Hong, J. W. Jang, S. J. Lee, M. S. Kim, G. Khang, I. W. Lee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 1, 149 (2004)
  4. C. Girard, A. Bemelmans, N. Dufour, J. Mallet, C. Bachelin, B. Nait-Oumesmar, A. B. Evercooren, and F. Lachapelle, J. Neurosci., 25, 7924 (2005) https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.4890-04.2005
  5. S. Shimizu, M. Kitada, H. Ishikawa, Y. Itokazu, S. Wakao, and M. Dezawa, Biochem. Biophys. Res. Commun., 359, 915 (2007) https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.05.212
  6. G. Keilhoff, A. Goihl, F. Stang, G. Wolf, and H. Fansa, Tissue Eng., 12, 1451 (2006) https://doi.org/10.1089/ten.2006.12.1451
  7. C. J. Chen, Y. C. Ou, S. L. Liao, W. Y. Chen, S. Y. Chen, C. W. Wu, C. C. Wang, W. Y. Wang, Y. S. Huang, and S. H. Hsu, Exp. Neurol., 204, 443 (2007) https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2006.12.004
  8. S. Y. Hou, H. Y. Zhang, D. P. Quan, X. L. Liu, and J. K. Zhu, Neuroscience, 140, 101 (2006) https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2006.01.066
  9. K. Katarzyna, M. Wieslaw, L. B. Magdalena, T. Zofia, M. K. Izabela, S. Wojciech, J. S. Halina, and L. K. Joanna, Microsurgery, 26, 579 (2006) https://doi.org/10.1002/micr.20290
  10. M. Wiberg and G. Rereghi, Surg. Technol. Int., 11, 303 (2003)
  11. J. W. Fawcett and R. J. Keynes, J. Neurosurg., 65, 354 (1986) https://doi.org/10.3171/jns.1986.65.3.0354
  12. H. Fansa and G. Keilhoff, Neurol. Res., 26, 167 (2004) https://doi.org/10.1179/016164104225013842
  13. Y. Nishiura, J. Barandt, A. Nilson, M. Kanje, and L. B. Dahlin, Tissue Eng., 10, 157 (2004) https://doi.org/10.1089/107632704322791808
  14. F. R. Pereira Lopes, L. C. Moura Campos, J. D. Correa Jr., A. Balduino, S. Lora, F. Langone, R. Borojevic, and A. M. Blanco Martinez, Exp. Neurol., 198, 457 (2006) https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2005.12.019
  15. J. Y Chang, J. H. Lin, C. H. Yao, J. H. Chen, T. Y. Lai, and Y. S. Chen, Macromol. Biosci., 7, 500 (2007) https://doi.org/10.1002/mabi.200600257
  16. J. Caddick, P. J. Kingham, N. J. Gardiner, M. Wiberg, and G. Terenghi, Glia, 54, 840 (2006) https://doi.org/10.1002/glia.20421
  17. C. M. Kim, S. M. Kim, S. H. Kim, I. W. Lee, M. S. Kim, J. M. Rhee, G. Khang, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 4, 60 (2007)
  18. C. Marchesi, M. Pluderi, F. Colleoni, M. Belicchi, M. Meregalli, A. Farni, D. Parolini, L. Draghi, M. E. Fruguglietti, M. Gavina, L. Porretti, A. Cattaneo, M. Battistelli, A. Prelle, M. Moggio, S. Borsa, L. Bello, D. Spagnoli, S. M. Gaini, M. C. Tanzi, N. Bresolin, N. Grimoldi, and Y. Torrente, Glia, 55, 425 (2007) https://doi.org/10.1002/glia.20470
  19. K. Thomas, K. Naomi, and P. B. Richard, J. Neurosci., 11, 2433 (1991) https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.11-08-02433.1991
  20. A. Hoke, R. Redett, H. Hameed, R. Jari, C. Zhou, Z. B. Li, J. W. Griffin, and T. M. Brushart, J. Neurosci., 11, 2433 (1991) https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.11-08-02433.1991
  21. M. S. Lee, J. C. Yang, S. H. Kim, I. B. Song, M. S. Kim, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer(Korea), 30, 259 (2006)
  22. K. S. Park, C. M. Jin, S. J. Yun, K. D. Hong, S. H. Kim, M. S. Kim, J. M. Rhee, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer(Korea), 29, 501 (2005)
  23. S. H. Kim, H. W. Shin, M. S. Kim, S. H. Cho, H. B. Lee, and G. Khang, Biomater. Res., 8, 143 (2004)
  24. H.W . Shin, S. H. Kim, J. W. Jang, M. S. Kim, S. H. Cho, H. B. Lee, and G. Khang, Polymer(Korea), 28, 194 (2004)
  25. G. Khang, M. S. Kim, B. H. Min, I. W. Lee, J. M. Rhee, and H. B. Lee, Tissue Eng. Regen. Med., 3, 376 (2006)
  26. G. Khang, P. Shin, and I. Kim, Macromol. Res., 10, 158 (2002) https://doi.org/10.1007/BF03218266
  27. S. H. Kim, S. J. Yun, J. W. Jang, M. S. KIm, G. Khang, and H. B. Lee, Polymer(Korea), 30, 14 (2006)
  28. Y. Su, B. F. Zeng, C. Q. Zhang, K. G. Zhang, and X. T. Xie, Brain Res., 1145, 41 (2007) https://doi.org/10.1016/j.brainres.2007.01.138
  29. M. S. Kim, H. H. Ahn, Y. N. Shina, M. H. Cho, G. Khang, and H. B. Lee, Biomaterials, 10, 1016 (2007)
  30. A. I. Luis, J. M. Rodrigues, J. V. Lobato, M. A. Lopes, S. Amado, A. P. Veloso, A. D. Silva, S. Raimondo, S. Geuna, A. J. Ferreira, S. P. Varejao, J. D. Santo, and A. C. Maurcio, Biomed. Mater. Eng., 17, 39 (2007)