The failure of injured axons to regenerate in the mature central nervous system (CNS) has devastating consequences for victims of spinal cord injury (SCI). Traditional strategies to treat spinal cord injured people by using drug therapy and assisting devices that can not help them to recover fully various vital functions of the spinal cord. Many researches have been focused on accomplishing re-growth and reconnection of the severed axons in the injured region. Using cell transplantation to promote neural survival or growth has had modest success in allowing injured neurons to re-grow through the area of the lesion. Strategies for successful regeneration will require tissue engineering approach. In order to persuade sufficient axons to regenerate across the lesion to bring back substantial neurological function, it is necessary to construct an efficient biocompatible bridge (cell-free or implanted with different cell lines as hybrid implant) through the injured area over which axons can grow. Therefore, in this paper, spinal cord and its injury, different strategies to help regeneration of an injured spinal cord are reviewed. In addition, different aspects of designing a biocompatible bridge and its applications and challenges surrounding these issues are also addressed. This knowledge is very important for the development and optimalization of therapies to repair the injured spinal cord.
An oriental medicinal drugs Jahageo (JHG, Hominis placenta) were examined to determine its effects on the responsiveness of central nervous system neurons after injury. We found that JHG was involved in neurite outgrowth of DRG sensory axons. JHG treatment also increased expression of axonal growth-associated protein GAP-43 in DRG sensory neurons after sciatic nerve injury and in the injured spinal cord. JHG treatment during the spinal cord injury increased induction levels of cell division cycle 2 (Cdc2) protein in DRG as well as in the spinal cord. Histochemical investigation showed that induced Cdc2 in the injured spinal cord was found in non-neuronal cells. These results suggest that JHG regulates activities of non-neuronal cells such as oligodendrocyte and astrocyte in responses to spinal cord injury and protects neuronal responsiveness after axonal damage.
Objective : This study is investigate the effects of Sagunjatang-Ga-Nokyong(SGJ-NY) treatment on regenerative responses of corticospinal tract(CST) axons in the injured spinal cord. Methods :Using rats, we damaged their spinal cord, and then applied SGJ-NY extract to the lesion. Then we observed GAP-43 and NGF protein, astrcyte, axonal regeneration responses and axonal elongation. Result :Determination of GAP-43 and NGF protein levels were increased. And increased proliferation of astrocyte and enhanced processes in astrocytes were observed by SGJ-NY treatment. Higher number of astrocytes within the injury cavity in SGJ-NY treated group were showed, yet CSPG proteins were a weaker staining in the cavity in SGJ-NY. CST axons extended into the cavity and to the caudal area in SGJ-NY treated group were increased. Conclusion : SGJ-NY treatment might increase neural activity in the injured spinal cord tissue, and improved axonal regeneration responses. In this process, activation of astrocytes may play a role in promoting enhanced axonal elongation. the current study show that SGJ-NY exerts positive activity on inducing nerve regeneration responses by elevating neural tissue migration activities.
In oriental medicine, Samul-tang (SMT) has been used for the treatment of cardiovascular diseases and neuronal disorders. Here, possible effects of SMT on axonal regeneration after the spinal cord injury were examined. SMT treatment induced increases in regeneration-related proteins GAP-43, cell division cycle 2 (Cdc2) and phospho-Erk1/2 in the peripheral sciatic nerves after crush injury. Increased levels of Cdc2 and phospho-Erk1/2 were observe mostly in the gray matter area and some in the dorsomedial white matter. These increases correlated with increased cell numbers in affected areas. Moreover, axons of corticospinal tract (CST) showed increased sprouting in the injured spinal cord when administrated with SMT compared with saline-treated control. Thus, the present data indicate that SMT may be useful for identifying active components and for therapeutic application toward the treatment of spinal cord disorders after injury.
Purpose: Due to increasing interest in the treatment of spinal cord injuries, many histopathological studies have been conducted to prove that many neurotrophic factors including growth hormone are important for regeneration of the injured spinal cord. Growth hormone has to be given everyday, however, and this negatively affects compliance in clinical trials. Recently, the invention of sustained release growth hormone (SRGH) that can be given just once a week may both help the regeneration of injured spinal cord and, at the same time, be more compliant and convenient for clinical patients. Methods: In this study, thirty 7-week-old female Spraque-Dawley rats were subjected to a weight-driven impact spinal cord injury. They were divided into 3 groups and Group I and II were injected with SRGH once a week for 4 weeks; Group I were injected into the injured spinal cord area, while Group II were injected into the peritoneal cavity. Meanwhile, Group III were injected with normal saline solution. The functional outcome was evaluated using the Basso-Beattie-Bresnahan motor rating score and the inclined plane test was done 4 weeks after the first injection. Histopathological examination was performed at the same time and the amount of residual white matter was measured in all groups. Results: After 4 weeks, Groups I and II showed greater improvement than Group III(the control group) in the functional test. In the control group, invasion of atypical phagocytes, axonal degeneration, edema and cavity formation in the posterior site of spinal cord gray matter was observed in histopatholgical examination. The rate of residual white matter in Group III was less than in the other groups. Conclusion: Data showed significant functional and histopathological improvement in the groups treated with SRGH into the spinal and peritoneal cavity compared with the control group. SRGH is therefore beneficial because it helps with regeneration of the injured spinal cord and improves the compliance and convenience of patients.
중추신경계는 일단 손상이 되면 손상된 세포의 재생, 손상된 수초의 회복, 신경계의 정상적인 연결 등의 제한성 때문에 그 회복이 매우 힘들다. 이러한 중추신경계의 중요한 손상으로는 다발성 경화증, 뇌졸중, 척수손상, 외상, 축삭의 탈수초화 등이 있다. 이전 연구들은 많은 발생빈도를 보이고 있는 척수손상에서 실질적인 척수의 기능적인 회복을 위해 손상된 척수신경의 재생과 축삭의 재수초화가 중요한 요인이라고 전하고 있다. 최근에는 이러한 척수손상에 대한 치료적 접근으로서 세포이식 기술이 하나의 해결책을 열어주고 있다. 따라서 본 논문에서는 척수손상의 특성을 살펴보고, 척수손상에 의한 기능장애에 대해 세포이식이 기능의 회복을 증진시킬 수 있다는 증거를 논의하고자 한다.
척수 손상은 중추 신경계의 손상으로 신경학적 회복이 어려운 것으로 알려져 있었으나 최근 그 병태 생리에 대한 이해의 발전과 함께 다양한 신경 보호적 시도 및 신경 재생에 대한 시도가 보고되어 이에 대한 새로운 치료적 접근법이 제시되고 있다. 이에 본 종설에서는 제시되고 있는 병태 생리와 함께 신경학적 재생을 위한 실험적 연구의 내용을 정리하며, 임상적 시도에 대하여 현재까지의 결과와 함께 향후 객관적이며 안전한 임상적 적용을 위한 선행 조건 등에 대하여 정리하여 보고자 한다.
Low intensity laser irradiation is potential physical agent that triggers the muscle regeneration by previous study. In muscle regeneration, a number of growth factors also promotes that is triggered in response to muscle damage. The transforming growth factor(TGF)-$\beta$ is involved in the activation of cell proliferation and the inhibition of cell differentiation in muscle regeneration. This is secreted not only autocrine system but also paracrine and endocrine. Therefore, We investigated that effects of Gallium aluminum arsenide(GaAlAs) diode laser for the expression of TGF-$\beta$ on lumbar spinal cord after extensor digitorum muscle crush injury. After laser irradiation, the immunoreactivity of TGF-$\beta$ was increased bilaterally in gray mater of spinal cord. Especially, in 1 day, experimental group was highed than control, and in 3 day, lateral motor nucleus were storong immunoreactivy of TGF-$\beta$. Also, in 1 and 2 day, TGF-$\beta$ was showed in white mater as well as gray mater, but in 3 day, only showed in gray mater. These data may suggests to the establishment of laser irradiation on spinal cord for skeletal muscle injury.
Yoon, Hyung Ho;Lee, Hyang Ju;Min, Joongkee;Kim, Jeong Hoon;Park, Jin Hoon;Kim, Ji Hyun;Kim, Seong Who;Lee, Heuiran;Jeon, Sang Ryong
Journal of Korean Neurosurgical Society
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제64권5호
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pp.705-715
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2021
Objective : Through our previous clinical trials, the demonstrated therapeutic effects of MSC in chronic spinal cord injury (SCI) were found to be not sufficient. Therefore, the need to develop stem cell agent with enhanced efficacy is increased. We transplanted enhanced Wnt3-asecreting human mesenchymal stem cells (hMSC) into injured spines at 6 weeks after SCI to improve axonal regeneration in a rat model of chronic SCI. We hypothesized that enhanced Wnt3a protein expression could augment neuro-regeneration after SCI. Methods : Thirty-six Sprague-Dawley rats were injured using an Infinite Horizon (IH) impactor at the T9-10 vertebrae and separated into five groups : 1) phosphate-buffered saline injection (injury only group, n=7); 2) hMSC transplantation (MSC, n=7); 3) hMSC transfected with pLenti vector (without Wnt3a gene) transplantation (pLenti-MSC, n=7); 4) hMSC transfected with Wnt3a gene transplantation (Wnt3a-MSC, n=7); and 5) hMSC transfected with enhanced Wnt3a gene (1.7 fold Wnt3a mRNA expression) transplantation (1.7 Wnt3a-MSC, n=8). Six weeks after SCI, each 5×105 cells/15 µL at 2 points were injected using stereotactic and microsyringe pump. To evaluate functional recovery from SCI, rats underwent Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) locomotor test on the first, second, and third days post-injury and then weekly for 14 weeks. Axonal regeneration was assessed using growth-associated protein 43 (GAP43), microtubule-associated protein 2 (MAP2), and neurofilament (NF) immunostaining. Results : Fourteen weeks after injury (8 weeks after transplantation), BBB score of the 1.7 Wnt3a-MSC group (15.0±0.28) was significantly higher than that of the injury only (10.0±0.48), MSC (12.57±0.48), pLenti-MSC (12.42±0.48), and Wnt3a-MSC (13.71±0.61) groups (p<0.05). Immunostaining revealed increased expression of axonal regeneration markers GAP43, MAP2, and NF in the Wnt3a-MSC and 1.7 Wnt3a-MSC groups. Conclusion : Our results showed that enhanced gene expression of Wnt3a in hMSC can potentiate axonal regeneration and improve functional recovery in a rat model of chronic SCI.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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