DOI:10.1007/s12031-020-01596-7
在神經系統中，突觸是神經細胞的主要結構和功能單位之一，通過神經網絡的形成提供組織連接和整合。在本研究中，評估了體外14天后電紡PLGA和PLGA-PEG納米纖維對人SH-SY5Y細胞的突觸活性。制備了電紡PLGA和PLGA-PEG納米纖維，并使用HNMR技術對其理化性能進行了測試。將細胞隨機分為三組，即對照組（層粘連蛋白涂層的表面）、PLGA組和PLGA-PEG組。通過SEM成像觀察了支架的特征、細胞形態、附著和排列。研究者采用MTT分析測定了細胞存活率。為了評估神經突的形成和軸突生長，通過免疫熒光成像觀察了用β-微管蛋白III抗體染色的細胞。利用突觸蛋白-1和突觸素抗體研究了PLGA和PLGA-PEG支架對突觸產生和功能活性的影響。根據SEM分析，與PLGA支架相比，PLGA-PEG支架的納米纖維厚度較薄。與PLGA基底相比，PLGA-PEG組促進了細胞附著、擴增、神經突生長和取向（p<0.05）。MTT分析表明，兩種支架均未對細胞活力產生任何神經毒性作用。值得注意的是，與PLGA相比，PLGA-PEG表面的細胞活力隨時間顯著增長（p<0.05）。免疫熒光染色表明，與PLGA和對照組相比，PLGA-PEG組7天后β-微管蛋白III水平升高，與軸突生長和未成熟的神經元標記物相一致（p<0.05）。根據研究數據，與PLGA和對照組相比，在PLGA-PEG表面的細胞中誘導的突觸形成和功能連接性與突觸蛋白-1和突觸素的增加相符（p<0.05）。綜上所述，研究結果表明PLGA-PEG納米纖維能夠為周圍神經網絡的形成提供良好的微環境，有助于有效的突觸形成和神經元間的串擾。
圖1.聚（丙交酯-共-乙交酯）-聚乙二醇的1H NMR譜圖：（a）PLGA和（b）PLGA-PEG。
圖2.SEM形態表征。通過SEM觀察PLGA（a）和PLGA-PEG（b）納米纖維。結果表明，SH-SY5Y細胞在兩種基底上的附著和展平（c-f）。在SEM圖中，與PLGA納米纖維（f）相比，PLGA-PEG納米纖維（e）中明顯有細胞生長和神經炎形成。與PLGA組相比，PLGA-PEG中纖維的平均直徑減小（g）。與PLGA組相比，PLGA-PEG表面3天后SH-SY5Y細胞密度顯著增加（p<0.05；h）。與PLGA組相比，PLGA-PEG組的細胞在7天后觀察到神經突長度增加（p<0.0001；i）。黃色箭頭代表在支架表面展平后的細胞質量；紅色箭頭代表細胞邊緣，表示細胞形態學適應、擴散和扁平化。
圖3.MTT測定。在7天的培養中，與對照組相比，SH-SY5Y細胞在PLGA-PEG和PLGA基底上的存活時間顯著增加。與PLGA-PEG組相比，PLGA組中活細胞的百分比較低。單向方差分析和Tukey事后測試得出*p<0.05、**p<0.01和***p<0.001。
圖4.測量在PLGA、PLGA-PEG支架表面培養的SH-SY5Y細胞中7天的β-微管蛋白III的蛋白水平（a，b）。用β-微管蛋白III抗體對細胞進行免疫染色，以顯示出未成熟的神經元類型。與對照組相比，PLGA和PLGA-PEG組中的大量展平的細胞對β-微管蛋白III呈陽性（p<0.05）。定量分析表明，PLGA-PEG中β-微管蛋白III的水平高于PLGA組（*p<0.05）。細胞核用DAPI染色（藍色）。單向方差分析和Tukey事后測試得出*p<0.05、**p<0.01和***p<0.001。
圖5.用突觸蛋白-1標記物的抗體（a）對PLGA和PLGA-PEG納米纖維上培養14天的細胞進行免疫染色。對照組中幾乎沒有細胞表達突觸蛋白-1，而在PLGA和PLGA-PEG納米纖維上的細胞培養提高了突觸蛋白-1的蛋白水平（a，b）。與PLGA組相比，PLGA-PEG組中突觸蛋白-1的數目增加。這些數據顯示了PLGA-PEG基底在誘導培養細胞突觸形成方面的優越性。細胞核用DAPI染色（藍色）。單向方差分析和Tukey的事后測試得出*p<0.05和***p<0.001。
圖6.在存在和不存在RA的情況下，通過測量在PLGA和PLGA-PEG表面上的SH-SY5Y細胞中突觸素的水平來進行突觸功能分析（a，b）。與無RA的情況相比，RA處理組的突觸素陽性細胞明顯更多（a，b）。與對照組相比，該蛋白的蛋白水平顯著增加。類似于突觸蛋白-1，與PLGA組相比，PLGA-PEG支架在促進突觸素方面具有更好的效果。單向方差分析和Tukey事后測試得出*p<0.05、**p<0.01和***p<0.001。
