骨科脊髓损伤修复研究进展课件.pptx

1、脊髓损伤(SC I)是人类致残率最高的疾患之一。脊髓损伤平面愈高,患者丧失的功能愈多,脊髓圆锥损伤可致骶区感觉功能丧失,排尿排便功能障碍。更高位的脊髓损伤可直接导致损伤平面以下的感觉、运动功能丧失及排尿排便功能障碍。由于脊髓损伤后断裂的轴突不能再生,目前对SC I 的治疗仍是当今一大医学难题。1.动物模型的研究2.基础研究进展3.药物研究进展 脊髓损伤的发生发展规律的认识和救治水平的提高，主要得益于实验性脊髓损伤模型研究的不断发展，自Allen于1911年首次建立重物下落打击挫伤模型以来，经过几代神经科学者的不断努力，使脊髓损伤的实验模型日臻完善!我们主要介绍常用的脊髓损伤模型的原理、方法及其

2、优缺点与应用。根据临床脊髓损伤患者的表现及病理改变，脊髓损伤可分为不完全损伤、脊髓半切伤、中央型脊髓损伤、前脊髓损伤、后脊髓损伤及完全性损伤等6 种类型。目前实验所建立的脊髓损伤动物模型总体上可达到不完全损伤、完全性损伤及横断性损伤的要求。所以预防继发损伤是早期治疗的关键！所以，脊髓所受作用力的大小主要取决于重物的质量。5)强化SCI 后自身神经保护因子、营养因子、促再生因子（如硫磺酸）含量上升。三、脊髓损伤的基因治疗1911 年，Allen 首先将脊髓损伤分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。故常采用双盲“双人独立观察记录，最后取较低值或均值为准。增生的胶质细胞结构类似“瘢痕”，可阻隔神经细胞

3、的再生突起通过损伤区。7)促进多种神经生长因子作用;HL(hind-limb,HL)后肢胶质瘢痕中存在的主要抑制因子是CSPG,有多种。势能相同，质量越大，造成的脊髓损伤越大。BBB后肢功能评分标准三、缺血再灌流损伤模型如技术熟练程度、动物种属及年龄、脊柱未严格固定可使每次撞击部位不一致，撞击锤与脊髓相接触的表面的形状与面积不一，需行椎板切除术，而可能损伤进入脊髓的血管及脊神经而影响脊髓损伤的病理和功能变化的评估。阿片受体拮抗剂(如纳络酮);促甲状腺激素释放激素(TRH);EAA 受体拮抗剂(其中NMDA(N2甲基2D2天门冬氨酸)受体的生理拮抗剂Mg2+已应用于脑外伤的临床治疗);二甲亚砜(

4、DMSO);东莨菪碱(Scopo2lamine,SCP);Y2氨基丁酸(GABA)和氯苯氨丁酸(Balofen);前列腺素抑制剂;内皮素拮抗剂等。l 临床sci 的伤情多种多样，损伤机制也十分复杂，因此，无论那种模型，都不能完全满足临床sci每个方面的需要。l 进行脊髓损伤的研究，首先要复制标准理想的脊髓损伤模型，理想的模型应具备以下要求：（1）临床相似性，即制作的脊髓损伤模型应与临床相近似!动物模型能模拟发生人类脊髓损伤特殊的病理过程，尽量接近人类情况。（2）可调控性，即可根据实际需要，调整损伤强度，复制不同损伤程度的脊髓损伤模型。（3）可重复性和可操作性，即可对脊髓损伤模型的关键步骤客观化

5、，定量化，模型操作技术简单、易于掌握、便于推广。l 实验动物的选择既要考虑到其生物学特性是否接近人类，也要兼顾其来源及价格状况。l 国内外常用的脊髓损伤动物有灵长类、狗、雪豹、大白鼠、猪、兔等。其中灵长类动物（如猿、猩猩、猴等）由于体型大，在手术操作实感上与人类极为相似，是最理想的实验动物，但其价格昂贵!难以获得。l 目前，大鼠和小鼠是最常见的脊髓损伤动物模型。这是由于它的成本低、容易获得。同时，由于后者具有基因被改造的潜能。l机械性损伤模型l缺血再灌注损伤模型l化学性损伤模型1、锐性损伤模模型l 包括脊髓全切模型、脊髓半切模型等l 方法：使用锐利的虹膜刀片横断或半横断脊髓，或切除一段脊髓。使

6、损伤部位脊髓的头端和尾端失去解剖连续性及生理上的联系。l 特点：可以为神经轴突的再生提供有价值的资料，能够让人准确判定损伤所涉及的轴突为何种类型的神经。同时，也可以观察神经递质、神经营养因子、神经组织、细胞移植对这一过程的影响及作用。l优点操作简便，伤口清楚、出血少、继发反应轻、对实验器材要求不高。l缺点该模型撕破硬脊膜，破坏了相对独立的中枢环境，与临床之间相关性差，可重复性差，脊髓损伤后尿便功能障碍，难以讨论，且动物死亡率高，得到整批数据较难。2、挫伤型模型及其优点脊髓背侧打击损伤模型Allen于1911年最早使用重物坠落WD(Weight Drop)法,即用重物从不同的高度落下打击脊髓背侧

7、造成不同程度的损伤。该模型与人类脊髓损伤的性质非常相近。两者均属一定力量撞击后造成脊髓水肿、缺血，并继发一系列损伤反应脊髓损伤的典型表现，同时，该法保持了硬脊膜完整性，可有效的防止外源性成分侵入脊髓损伤区域，并防止脊髓外露出脑脊液。此外，该法脊髓损伤节段可以限定，撞击量可以调控。这种致伤模型影响因素很多：l 如技术熟练程度、动物种属及年龄、脊柱未严格固定可使每次撞击部位不一致，撞击锤与脊髓相接触的表面的形状与面积不一，需行椎板切除术，而可能损伤进入脊髓的血管及脊神经而影响脊髓损伤的病理和功能变化的评估。l 尚不能充分模拟临床上的脊髓损伤。这是由于临床上大多数脊髓损伤是由脊柱骨折脱位所致!常累及

8、脊髓前方，对脊髓前动脉损伤大。可出现撞击锤多次撞击导致(反弹)损伤，另外用势能表示脊髓受伤力的大小不够准确。实验证实同样的势能造成的截瘫，12周后，有的完全恢复。有的完全截瘫。所以，脊髓所受作用力的大小主要取决于重物的质量。势能相同，质量越大，造成的脊髓损伤越大。l 近年来，许多学者对WB 法进行改良，使其达到既能定性又能定量分析。他们规范动物受打击的姿态、重物的质量、下落高度、速度和势能、垫片质量及面积的标准。使模型智能化、仪器化、计算机化。l 在固定大鼠四肢的同时，用立体定位仪固定头部，从而将动物本身对模型稳定性的影响降到最低程度。重新设计了打击装置。添加了电磁极部分，包括绕有铜线圈以控制

9、重物于垫片的电磁极，激光发生器与探测器、换能器、微机等。使整个装置自动控制并记录实验结果。并保证脊髓只受一次撞击。保证了模型的一致性和实验操作的客观性。l Khan的WD 仪、Basso的NYU仪 仪是进一步改良的装置!Tarlov 等于1953年背侧压迫损伤首先建立了脊髓压迫伤的实验模型，该模型可模拟临床椎管内脊髓压迫病变。原理与方法：用一个小气囊连接导管，置于椎管中，在术后24hr,动物完全恢复时，向气囊中充气给脊髓造成压迫伤,其损伤程度主要取决于压力的大小和受压的时间长短，脊髓受压后使血流供给障碍而造成组织缺血缺氧，加之机械压迫的原发作用而致脊髓组织变性坏死。优点：闭合性损伤，可在不同脊

10、髓节段压迫致伤，持续时间可控，重复性好，方法简便，通过压力及压力作用时间的改变可准确地、定量地造成轻、中、重不同程度的，易进行神经功能和代谢改变的检测，利于进行药物及减压手术的治疗研究。杨诗球等对该模型进行了改进，采用向囊内注入不同剂量的泛影葡胺使胶囊膨胀压迫脊髓。压迫期间，受压部位照正侧位X线片，在X 线片上测量并计算压迫囊与椎管的侧面积比，比值以百分数表示，称之为椎管狭窄率，以此作为造成不同程度脊髓损伤的评估参数。3、脊髓腹侧损伤模型鉴于临床上脊髓损伤的外力多来自脊髓前方，如椎体骨折脱位，脊髓前动脉常受损伤。过邦辅等早在1980 年首次设计出脊髓腹侧模型，扩展了创伤性截瘫的研究方式，是对A

11、llen法打击法的补充。其优点是脊髓损伤集中于前方，更接近于临床上的脊髓损伤。其基本方法是椎板开窗，将直角撞击钩置于脊髓前方，钩固定于杠杆的一端，重物坠击于杠杆的一端!利用杠杆原理使钩端上跷!钩随之上提撞击脊髓腹侧而受伤。其后，杨恒文等，张秋林等也先后设计了脊髓腹侧损伤模型!使之操作简化!更实用。脊髓损伤后神经功能的恢复主要是由残存或不完全损伤的神经细胞恢复引起的。4）改变中性粒细胞功能同时，由于后者具有基因被改造的潜能。频繁伸趾:一半以上足音中无趾拖沓音压迫期间，受压部位照正侧位X线片，在X 线片上测量并计算压迫囊与椎管的侧面积比，比值以百分数表示，称之为椎管狭窄率，以此作为造成不同程度脊髓

12、损伤的评估参数。2、改善脊髓的抑制环境神经细胞损伤后，其轮廓能保持约68hr，至24 hr 左右基本崩解。早期外科手术减压治疗对确有明显脊髓受压的不完全性脊髓损伤有一定效果,但对完全性脊髓损伤的效果却极为有限，采取手术治疗的主要目的是为了维持脊柱的稳定性。(4)如何诱导干细胞向脊髓修复所需要的方向转化或分化,促进轴突再生形成功能性桥接也没有解决。SCI 后（4872）h 内的炎症反应，可导致神经元和神经胶质广泛继发损伤，动物实验证明，MP 通过抑制大鼠核因子-kB(nuclear factor kappa B，NF-kB)、蛋白激活剂-1(activator protein-1，AP-1)等主

13、要炎性转录因子活化表达减少其转录炎性产物的生成，以及减少TNF-、IL-1、IL-等生成，从而对抗SCI 炎症反应，保护脊髓组织。外源性神经节苷脂如GM21 能促进轴突生长及再髓鞘化。3、脊髓腹侧损伤模型4、建立正确和有功能的突触联系问题。其作用为：1）使 Ca2+降低或拮抗花生四烯酸的活性；脊髓损伤后由于细胞膜结构和功能的破坏，使Ca2+的通透性增加并清除障碍，导致细胞内大量Ca2+聚集。Rivin 等于1978 年最早报道。方法：他们使用改装的动脉瘤夹子直接钳夹脊髓。特点：这种模型可以反映不同钳夹力与不同的压迫时间与脊髓损伤程度的关系，同WD法一样，钳夹压迫型模型可以通过调整钳夹力和压迫时

14、间产生不同程度脊髓损伤模型。l该模型在研究脊髓损伤后急性期的病理生理变化、解除钳夹压迫的时机及电刺激和神经保护性干预等方面具有重要作用。l该法能保持硬脊膜的完整性，且脊髓损伤后的解剖结构与神经功能的变化与挫伤型脊髓损伤非常相似。比如可运用该模型进行钠离子通道阻滞剂对脊髓保护的研究。l制作该模型的关键是钳夹的部位与压力大小是否一致。由于临床对脊柱畸形矫形手术的广泛开展，术中对脊髓损伤的增多，所有，有学者设计出脊髓牵张模型，采用特殊的牵引装置来完成。脊髓损伤动物模型的实验干涉最常在解剖学上、生物化学方面、神经生物方面或功能上进行评价。解剖学评价包括使用组织病理学技术，同时依赖免疫组化及轴突示踪剂，

15、免疫组化技术是指运用抗体特异性结合存在某种轴突中抗原蛋白，并能在组织切片中显影。这些特异的抗原蛋白有降钙素基因相关蛋白，5羟色胺，酪氨酸羟化酶等。轴突示踪剂是一类可以与神经元或轴突结合，并能按顺行或逆行方式传送的一类分子物质。顺行示踪剂可以从神经元胞体传送到轴突，可用来证实区域受限的轴突及其再生，如生物素葡聚糖胺（BDA）麦芽糖凝集素结合的辣根过氧化物酶（HRPWGA）等。逆行示踪剂传送方式正好与顺行示踪剂相反。这些物质具有不同吸收特性和放射特性!可以同时运用!并能在组织切片上运用不同的过滤器及波长区分开来。如萤光金（FG）快蓝（FB）等，在实验中，常在损伤区域运用示踪剂来评价它在邻近神经元胞

16、体是否存在。l 神经生理学实验在评价脊髓损伤模型的实验疗法上很重要!可以在体内，也可以在体外实行。l 在体外实验，FehLin 等进行了相关研究，观察到钝性损伤后，伴随着轴突损伤，钠、钾、钙等离子的变化情形。Agrawl 等实验研究发现,一定的化学药物试剂可以减轻这些变化的效果。l 在体内实验中!有学者做了有关大鼠挫伤脊髓损伤模型后躯体感觉和运动潜能的研究，Gaviria 等G*$C也运用电生理记录来评价脊髓挫伤模型后神经保护性干预的效果。l 由于功能恢复程度是评价任何治疗策略的最终的衡量依据，所以产生了很多脊髓损伤后行为学评价方法。l 行为学检测是一项重要的评价措施，可以用来评价脊髓损伤后功

17、能变化、功能自然恢复的程度以及干预治疗的效果。尽管人们逐渐意识到自主神经系统和感觉神经系统的重要性!但大多数学者更多关注动物模型的运动功能的变化。目前最常用的运动功能评价方法是分级为21 级的较为精细详尽的BBB评分。常用来评价大鼠的运动功能BBB 评分是一种相对可靠的评价运动功能及损伤程度的方法，有利于不同机构之间学术交流及结果比较。不过，此法在实际运用中易主观评分，导致结果失真。故常采用双盲“双人独立观察记录，最后取较低值或均值为准。或不同人分别观察两个不同后肢，最后取均值为准。l 其他常用运动学实验有爬格实验、斜板实验、游泳实验BBBBBB后肢功能评分标准后肢功能评分标准分数特征说明0无

18、可观察到的后肢运动HL(hind-limb,HL)后肢11或2 HL关节轻度活动轻度:5%关节活动范围21个HL关节大幅度运动和另一个关节轻度活动大幅度:50%关节活动范围 2个关节:通常为髋和膝32个HL关节大幅度运动4所有3个HL关节轻度活动3个关节:髋、膝和踝;第三个关节:通常为踝5两个HL关节轻度活动和第三个关节大幅度运动6两个HL关节大幅度运动和第三个关节轻度活动7所有3个HL关节大幅度运动8不负重拖动或足置于不负重位拖动:节律性伸展3个后肢关节，身体侧卧9足底仅位于负重位，或偶尔频繁/持续以足背负重步行负重:足底负重位时或仅在后躯干抬高时，HL伸肌收缩10偶见负重步行，但前后肢不协

19、调偶尔:5%50%;11有频繁到持续负重步行，但无前后肢协调频繁:51%一94%观察期;12有频繁到持续负重步行，偶见前后肢协调持续:95%一100%观察期13有频繁到持续负重步行，频繁前后肢协调步行:足底负重触地，HL前置使足底再次触地14持续协调足底步行，优势爪在刚触地和抬起时旋转.频繁足底步行，持续前后肢协调，偶尔足背侧步行旋转:当其触地或抬起时后爪内或外旋l对于颈部损伤模型，可通过前肢运动功能进行评价。在实验中，动物必须用前肢抓住处在不同高度的食物，并能将它送到嘴中。l 近年来!随着复杂成像系统和计算机关于动物运动分析系统的发展，可以观察到动物模型细小的功能变化。l 化学损伤模型利用化

20、学物质的神经毒性作用损害脊髓组织细胞而致伤。其方法多采用定位注射或鞘内给药将不同浓度剂量的毒素直接施与脊髓组织。l 周长满等建立了脊髓内注射神经毒素致大鼠脊髓损伤的动物模型。其方法为：选用成年大鼠，麻醉成功后，在背部下胸段的正中线上切开皮肤2cm,在定位仪上用微量注射器在T1213 之间刺入椎管向腰髓内缓慢推入5l 的海人藻酸0.001mol/L，留针10min 后，缝合皮肤。对照组动物在同一部位用同法注入生理盐水，通过光、电镜检查可见明显的神经元变性坏死。l 该模型病理变化以神经元溃变为主，而脊髓的完整性不受破坏，类似于脊髓灰质炎的病变，适用于神经细胞移植的研究。l 此外，强啡肽A蛛网膜下腔

21、注射致瘫、静脉注射Rose bengal 介导的脊髓光化学损伤等都是近年发展的较典型化学损伤模型，而且均与脊髓缺血密切相关，值得关注。l 多数学者采用阻断主动脉的方法来制造脊髓缺血再灌流损伤模型。l 狗、狒狒、猫、大鼠等的脊髓主要节段动脉来自T712 平面的胸主动脉，故常在左锁骨下动脉分支之下阻断胸主动脉，而兔脊髓的主要节段动脉来自肾下腹主动脉，在肾动脉分支之下阻断腹主动脉所致的家兔脊髓缺血再灌注模型具有重复性好、并发症少、手术简便、清醒和麻醉均适用等优点。病理变化及分型l 1911 年，Allen 首先将脊髓损伤分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。l 原发性损伤是指受伤时由于脊柱骨折的移位、

22、脱位引起椎间盘脱入椎管及骨折片刺入脊髓而造成脊髓压迫、冲击、撕裂、挫裂及剪切伤，是在受伤的一瞬间由外力产生的不可逆的损伤，其机制首先是灰质出现坏死，然后是白质发生坏死。神经细胞损伤后，其轮廓能保持约68hr，至24 hr 左右基本崩解。脊髓损伤后，神经组织的增生以胶质细胞为主，神经细胞基本不增生。l增生的胶质细胞结构类似“瘢痕”，可阻隔神经细胞的再生突起通过损伤区。由于神经细胞基本不会再生及胶质“瘢痕”的阻隔作用，故脊髓损伤后的功能恢复极为有限。l脊髓损伤后神经功能的恢复主要是由残存或不完全损伤的神经细胞恢复引起的。有效保护这一部分神经细胞是恢复神经功能的决定性因素，也是急性期脊髓损伤治疗重要

23、内容之一。l 继发性损伤是脊髓原发性损伤之后，由于各种因素引起的脊髓再损伤，即脊髓损伤发生后，损伤区会继发一系列的神经生化、微循环失调及炎症反应，出现局部血管痉挛、凝血及血栓形成，这些恶性病理连锁反应加重脊髓缺血，不仅会损伤残存的神经细胞，还能造成脊髓创伤区边缘正常的脊髓组织损伤，所导致的脊髓损害远远超过了原发性损伤。l 所以预防继发损伤是早期治疗的关键！1）血管机制血管自动调节障碍，损伤后微血管可处于麻痹或/和扩张状态。由于血管内皮裂开，基膜外露，血小板粘附，以致阻塞了管腔。加之外膜水肿，结果造成局部血流灌注量减少，使组织缺血缺氧，废物残存，pH 值改变，从而带来了一系列病理改变，使脊髓局部

24、组织出血水肿并缺血而致液化坏死。上述因素相互作用甚至形成恶性循环。继发性损伤机制继发性损伤机制2)电解质改变脊髓损伤后Na+，K+通过细胞膜的过程改变，Na+进入神经细胞，而K+则逸出，在细胞外积聚。神经细胞电解质的紊乱将影响附近的神经元及神经胶质细胞的去极化，造成神经传导的阻滞，促进脊髓组织类似的“皮质抑制”。钙通道改变，细胞外钙朝细胞内运动，细胞内游离钙增加，激活多种蛋白酶及磷酯酶，使细胞膜分解，脂质过氧化，花生四烯酸生成，在代谢过程中产生大量氧自由基，导致细胞损害死亡。3)生物化学机制去甲肾上腺素聚集，5-羟色胺增加和前列腺素的产生等均可破坏脊髓的血供，造成脊髓的进一步损伤。强啡肽A 等

25、内源性阿片样物质及兴奋性氨基酸的产生、聚集被认为是参与脊髓继发性损伤的因素。强啡肽A 神经毒性与兴奋性氨基酸有相当密切的关系，兴奋性氨基酸的增加是强啡肽A 脊髓损伤毒性作用非阿片样途径的主要因素。4)水肿由于细胞水平的生化改变引起细胞毒性水肿，局部组织压增加，微血管阻塞，进一步减少氧的利用。5)能量代谢障碍，ATP 产生减少近年来的研究显示，有强烈而持久收缩血管作用的多肽-内皮素在脊髓继发性损伤中可能起重要作用。另外，多种基因在脊髓损伤后表达的改变及其相互间的调控，在脊髓继发性损伤病理生理过程中也发挥重要作用。需要特别指出的是:脊髓损伤后，神经功能障碍主要是由白质的长传导束损伤引起的，而非局部

26、灰质内的细胞体损伤所致。6）细胞凋亡是继发性脊髓损伤的关键因素研究证实，从SCI不同的动物模型及人体标本中，均可发现神经细胞凋亡的存在。凋亡的细胞多数报道的是神经胶质细胞。少突胶质细胞的发生最多见，而少突胶质细胞可以产生髓鞘，其减少无疑将会影响轴突再生及功能恢复。凋亡现象并不局限于受伤局部，可以影响到邻近节段，特别会影响到受损区以上的传导通路。因此，细胞凋亡在SCI继发性损伤中起着重要作用，并可能最终影响到运动功能的恢复 脊髓损伤后,减少脊髓继发损伤促进神经功能恢复面临的具体问题有4 个方面:1、神经细胞的存活;2、神经轴突的再生(生长);3、再生轴突的正确靶向问题;4、建立正确和有功能的突触

27、联系问题。由于脊髓内在的再生能力和内环境问题,以上问题没有得到很好的解决。其原因主要有以下几个方面:l脊髓损伤后灰质很快发生崩解,神经细胞保护困难,失轴突的残存神经元亦容易发生坏死,而神经细胞破坏后不能再生。l脊髓轴突的再生能力很弱,中枢神经系统的轴突在再生能力方面与周围神经系统有很大的差别,中枢神经受损后神经元不能上调表达与再生相关的基因,产生神经再生刺激因子,导致轴突再生困难。l 中枢神经系统的环境抑制轴突再生,试验表明,主要有两种来源的抑制因子:一类来源于髓磷脂,另一类来源于脊髓损伤处的胶质瘢痕。前者主要有NogoA、髓磷脂相关糖蛋白(MAG)及硫化软骨素蛋白多糖(CSPG);后者主要是

28、CSPG,包括少突胶质前体细胞产生的versican,phosphacan,有星状胶质细胞产生的NG2 与versican。当脊髓损伤后大量释放到周围组织,抑制轴突再生。l 迅速增生的胶质瘢痕直接阻碍轴突有效再生。且再生的轴突靶向性差,不能正确连接,恢复脊髓功能。l 研究最多的是神经营养因子(Neuotrophic factors,NTFs)。许多实验证明NTFs 能够促进和维持神经元生长、生存和分化,是神经元发育存活和执行功能所必需的一些蛋白质。l 目前把它归为两类,一是神经营养素家族(Neu2rotrophins,NT),另一类为睫状神经营养因子(ciliary neu2rotrophic

29、 factor CNTF)。神经营养素家族主要有脑源性神经营养因子(BDNF)、胶质源性神经营养因子(GDNF)、神经生长因子(NGF)、神经营养因子23(NT23)、NT24/5 和NT26 等。l 上述所有蛋白质分子都已经进行了合成、克隆、纯化,并在受体细胞、组织、器官和整体水平上进行了生物效应观察,证明这些神经营养因子不仅对正常的神经系统有营养作用,而且，还在中枢神经系统损伤的修复中起重要作用。l 单纯应用神经营养因子有诱导轴突再生的能力,联合应用其它因子如抗Nogo 抗体、工程细胞或胚胎脊髓则能够促进轴突大量增生。NTFs 在轴浆运输阻断后能保护新生的运动神经元和轴浆的逆行运输,可以增

30、加培养的脊髓运动神经元对早期死亡的抗衡能力,减少中枢神经系统损伤后兴奋性毒素的释放。以上结果证实NTFs 对神经损伤后再生、对神经元的可塑性以及对神经迟发性病变的治疗有明显的生物效应,是重要的运动和感觉神经元的营养因子。目前已证实的起抑制作用的髓磷脂分子有NogoA、MAG等。目前已有针对NogoA 的特异性抗体,局部应用这种特异性抗体治疗的动物表现出了强大的轴突再生能力。胶质瘢痕中存在的主要抑制因子是CSPG,有多种。去除其共同作用的葡胺聚糖(GAG)链途径或阻断其合成的治疗方法,均可促进轴突通过胶质瘢痕。如将软骨素酶直接注入脊髓损伤处,能同时促进感觉与运动轴突生长,促进神经功能恢复。l由于

31、胶质瘢痕的迅速增生直接阻碍了神经轴突的再生,因此脊髓修复除抑制胶质瘢痕的增生外,桥接脊髓通过胶质瘢痕就成为脊髓损伤修复的另一个重要选择。l目前用于桥接脊髓的移植物主要有周围神经、胚胎脊髓组织、工程细胞等。其中后两者取得了较大的成功,特别是工程细胞成为现代脊髓修复研究的热点。研究最多的是神经胶质细胞:雪旺氏细胞和嗅鞘细胞。动物实验证实,胚胎脊髓移植物不仅可以在受损脊髓内存活、发育、分化,而且能够与宿主脊髓互相投射部分神经纤维,建立一些神经通路,并产生整合。明显抑制脊髓内胶质细胞的增生,减少瘢痕形成,填补损伤脊髓的组织缺损,挽救特定部位的神经元,减少凋亡和坏死。胚胎脊髓移植后宿主脊髓的运动、反射及

32、内脏功能均可得到不同程度的恢复。临床应用取得了一定的疗效。胚胎脊髓移植胚胎脊髓移植嗅鞘细胞被认为是最有前途的移植物。嗅鞘细胞在其膜上表达很多与细胞粘合和轴突生长相关的分子,如调控嗅神经轴突延长的L1(100)、含唾液酸神经细胞粘附分子(PSA2N2CAM)、神经细胞粘附分子(N2CAM)、层粘连蛋白(laminin),纤维结合蛋白(fibronectin);促进神经生长的分子,源自于胶质细胞的nexin 和S100。嗅鞘细胞还能分泌大量不同种类的神经营养和支持因子,如血小板源性生长因子、神经肽Y、S100、NGF、GDNF、GDNF、NT23、NT24 和CNTF 等l 嗅鞘细胞抗原性较弱,许

33、多实验证实,同种异体嗅鞘细胞移植后,不但明显促进轴突的再生和再髓鞘化,与远端桥接,而且明显降低局部星形胶质细胞的反应性增生和脊髓实质内的空泡形成,并可在整个脊髓中广泛迁移,与宿主整合,长期存活表达神经生长相关因子。取得了令人振奋的效果。l 更有意义的是目前嗅鞘细胞可从嗅粘膜中获得,使嗅鞘细胞的自体移植成为可能,为嗅鞘细胞的广泛应用开辟了光明的前景。目前已有学者将嗅鞘细胞应用于临床,短期随访也取得了令人满意的效果。l 雪旺氏细胞虽有嗅鞘细胞的一些功能,但是再生轴突的靶向性差,长入雪旺氏细胞环境中的轴突不能离开移植物重新长回中枢神经系统中与相应的轴突吻合,脊髓修复能力较差。大部分病人的脊髓损伤是不

34、完全性的,在解剖上还有神经元残存和部分轴突的通过。挽救这部分神经的功能也能恢复脊髓一部分功能,降低致残率。目前这方面的研究工作较少。与此相关主要有两个研究领域。一是脱髓鞘2再髓鞘化的研究,脊髓损伤后有广泛的脱髓鞘现象,许多未受损的轴突脱髓鞘,丧失神经的传导功能。促进脱髓鞘轴突的再髓鞘化,将有助于促进这部分轴突功能的恢复。除了前述的嗅鞘细胞移植有助于促进脱髓鞘轴突的再髓鞘化外,神经节苷脂也有一定的作用。外源性神经节苷脂如GM21 能促进轴突生长及再髓鞘化。l 增加损伤部位轴突的存活数目,使之达到传导运动所需的阈值数(在动物为总数的4%6%)。此外,神经节苷脂还可降低NMDA(N2甲基2D2天门冬

35、氨酸)受体介导的兴奋性氨基酸的释放,并影响蛋白激酶C 的调节。l 二是促进残存轴突的活性,提高脊髓的可塑性。在正常的中枢神经系统中,有许多突触连接是静息性连接,它们的功能被抑制机制压抑着。脊髓损伤后抑制机制被去除,这些静息连接变得活跃,可带动部分功能的恢复。去除再生环境内抑制因子或应用抑制因子抗体,如应用软骨素酶消除CSPG,应用Nogo 抗体IN21 等。l中枢神经系统神经再生困难的主要原因是中枢神经系统内的微环境不适合神经元轴突的再生。这些微环境有胶质细胞增生形成的疤痕可对神经元轴突的再生造成空间障碍,促神经生长因子或神经营养因子的缺乏和存在神经元轴突生长抑制因子等。l但神经干细胞具有优良

36、的生物学特性:(1)具有自我增殖分裂、自我更新能力和多向分化潜能,能分化为本系大部分类型的细胞,并可维持很长时间,甚至终生;(2)对损伤和疾病具有反应能力,可远距离迁移至病损部位;(3)作为基因转导或表达的载体,其表达稳定,维持时间长,而且可避免机体产生的排异反应。l 携带各种生长因子或细胞因子基因的神经干细胞被植入体内后可表达这些外源性基因,产生相应的生长因子或细胞因子,如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、脑源性神经营养因子(BDN F)、神经营养素3(N T23)等等,同时可通过诱导自身干细胞的定向分化达到细胞替代和基因治疗的双重作用。l 因此神经干细胞成为近年来最热门的研究方向,也是最

37、有可能取得脊髓损伤治疗成果的研究,但近年国内外绝大多数研究工作只是通过细胞培养或简单的动物移植实验展示干细胞分化的多样性,而涉及干细胞的分化调控及移植后免疫排异方面的研究较少,而这恰恰是临床应用神经干细胞移植所要解决的重要的基础研究问题,目前尚无实质性进展。l 基因治疗(gene therapy)是当前生物医学发展较快的领域。利用外源基因在靶细胞(包括神经元)中的表达来改变神经元某些内在特性,从而进一步探索脊髓损伤后神经元的存活能力、再生特性和功能恢复的分子机理,为脊髓损伤的治疗探讨新的途径。l 目前将神经营养因子(主要是NGF、BDNF、NT23)基因修饰成肌细胞、成纤维细胞或雪旺氏细胞等后

38、将其导入的脊髓损伤区,观察到对SCI 后细胞调亡有抑制作用,并可促进损伤脊髓轴突的再生。有学者先后将上述3 种营养因子修饰靶细胞后导入脊髓损伤处,结果显示不但能稳定表达NTs,而且能保护神经元,减少萎缩和死亡并促进神经纤维的再生,展现出良好的临床应用前景。l 随着分子生物学的发展,人类基因工程组计划的完成,有望实现把有丝分裂促进剂的基因插入人神经元的基因,从而使神经元象外周神经那样具有生长愈合能力。最终解决脊髓损伤的修复问题,使截瘫患者重新站起来。在20 世纪80年代初期,国际上开展了直流电场促进七鳃鳗脊髓再生的研究,发现轴索再生的距离明显长于对照组。80 年代中后期,开展了电刺激促进哺乳类动

39、物脊髓再生的实验研究,大多数研究证实,直流电刺激能够促进脊髓再生。神经功能检测:采用功能级别10分法进行评定;皮层体感诱发电位(CSEP)测定:采用丹麦DANTEC 公司产CantataTM体感诱发电位仪,按国际脑电图学会制订的系统,仿人体部位放置针记录电极和参考电极。分别于脊髓损伤后及伤后1、2、3 个月进行测定,主要观察P1 潜伏期和P12、N1 波幅变化。组织学检查:取各组伤后1、2、3 个月损伤处脊髓,分别做HE、尼氏体染色、脊髓灰质神经元计数。神经元图像分析:用德国产IBAS2210 图像分析仪测量神经元截面积及尼氏体密度。l 可使神经细胞发生有效极化。l 由于神经纤维有了主动的活动

40、,使神经细胞的各种酶类活性增加、轴突运输加强、代谢旺盛,有利于再生。l 由于脉冲电场能够跨越损伤部位,使上位神经元与远端的下位神经元建立假性信息沟通,有可能反馈刺激上位神经元,促进其再生加强。l 此外,损伤恢复期的胶质细胞可能具有双重作用,即幼稚星形细胞对神经纤维具有诱导和支持作用,而成熟期星形细胞则可能构成神经瘢痕阻止神经纤维的生长。l 脉冲电场则可能在刺激神经纤维再生的同时又具有延缓星形胶质细胞成熟的作用。l各种形式的脊髓电刺激治疗脊髓损伤时都存在以下的问题:那就是刺激强度大时虽然效果好,但损伤也大;而刺激强度太小时往往不能达到预定效果。l近年来,Borgens 等通过动物实验发现,弱脉冲

41、电场治疗既安全又有效。同时该作者将该方法应用于临床,进行了期10 例患者的临床实验,取得了良好效果。目前正准备进行期临床实验。外科手术治疗脊髓损伤的原因有3 点:(1)脊柱损伤后常有骨折块压迫脊髓,可直接导致神经细胞坏死或因脊柱不稳定,骨折块的活动等加重对脊髓的压迫,故需手术解除压迫;(2)脊髓受到创伤后可产生水肿,需切开硬脊膜减压;(3)脊柱骨折后不稳定,需作手术以恢复脊柱的稳定性。手术时机与目的：由于神经细胞在受伤6 8 h 后就会开始崩解,故一般认为在伤后6 8 h(即所谓金标准手术时间内进行手术的效果最佳。早期外科手术减压治疗对确有明显脊髓受压的不完全性脊髓损伤有一定效果,但对完全性脊

42、髓损伤的效果却极为有限，采取手术治疗的主要目的是为了维持脊柱的稳定性。(1)目前取得这些成果都是在啮齿类动物模型上取得的。其结果不能完全代表人类。还有待在灵长类动物或人体上得到证实(2)在转基因治疗中,目的基因、载体的选择,有效工程细胞的制备、移植、存活及持续表达功能的时间、免疫原性等等都没有得到很好的解决。(3)嗅鞘细胞有促使再生轴突穿过胶质疲痕的功能,但是促进再生的能力很有限,还不能达到有效的功能修复,如何增强嗅鞘细胞的修复能力也是需要亟待解决的问题。(4)如何诱导干细胞向脊髓修复所需要的方向转化或分化,促进轴突再生形成功能性桥接也没有解决。(5)各种方法中再生轴突的数量、长度、类型有限,

43、与远端的精确对接问题没有得到解决。虽然目前还有太多的问题需要解决,但是借助分子生物学、基因工程、细胞培养等方法,已经开始找到脊髓修的复可行性方法,让我们看到了治愈脊髓损伤希望。l 皮质激素(特别是甲基强的松龙);l 神经节苷酯（ganglioside，GM1）l 抗氧化剂和自由基清除剂(包括Vit E、Q10 同工酶、皮质激素、超氧化物歧化酵(SOD)等);l 钙通道拮抗剂(试验及临床应用的药物有尼莫地平);l 阿片受体拮抗剂(如纳络酮);促甲状腺激素释放激素(TRH);EAA 受体拮抗剂(其中NMDA(N2甲基2D2天门冬氨酸)受体的生理拮抗剂Mg2+已应用于脑外伤的临床治疗);二甲亚砜(D

44、MSO);东莨菪碱(Scopo2lamine,SCP);Y2氨基丁酸(GABA)和氯苯氨丁酸(Balofen);前列腺素抑制剂;内皮素拮抗剂等。主要的药物主要的药物SCI的药物治疗开始于20 世纪初，但真正进展发生在20 世纪90 年代，它促进了SCI 的恢复。明确的治疗SCI 的药物有甲基强的松龙（methylprednisolone，MP）、神经节苷酯（ganglioside，GM1）、细胞生长因子（cell growth factor，CGF）、抗氧化剂及钙通道拮抗剂等。1、甲基强的松龙（MPlMP 是一种合成的中效糖皮质激素，其抗炎作用是氢化可的松的5 倍。MP 是唯一被FDA 批准的

45、治疗SCI 药物。1979 年、1985 年美国二次全国急性脊髓损伤研究表明，在SCI 早期(伤后8 h 内)给予大剂量MP(30 mg/kg，iv bolus，之后5.4 mg/(kgh)，iv，24 h)能明显改善SCI 患者的运动、感觉功能。第三次NASCIS(1997)研究证明对SCI 后3 h 内用MP者，宜使用24 h 给药法(30 mg/kg，iv bolus，之后5.4mg/（kgh），iv，24 h），对伤后（38）h 内给MP 者宜使用48 h 给药法(30mg/kg，iv bolus，之后5.4 mg/(kgh)，iv，48 h，)，但超过8 h 给药甚至会使病情恶化，因

46、此建议8 h 内给药。1）对抗继发炎症反应。SCI 后（4872）h 内的炎症反应，可导致神经元和神经胶质广泛继发损伤，动物实验证明，MP 通过抑制大鼠核因子-kB(nuclear factor kappa B，NF-kB)、蛋白激活剂-1(activator protein-1，AP-1)等主要炎性转录因子活化表达减少其转录炎性产物的生成，以及减少TNF-、IL-1、IL-等生成，从而对抗SCI 炎症反应，保护脊髓组织。2)减轻脂质过氧化反应，减少自由基生成。MP能减少SCI 后局部VitC(还原型)含量的下降，阻断前列腺素F 等介导的SCI 后脂质过氧化物、氧自由基的形成，减少氧化应激损伤

47、，保护伤髓。3)减轻局部水肿。4)抑制Ca2+细胞内蓄积，维持组织血流、氧供，抑制SCI 后神经细胞凋亡。5)强化SCI 后自身神经保护因子、营养因子、促再生因子（如硫磺酸）含量上升。2、神经节苷脂(GM-1)lGM-1 是一种含唾液酸的糖鞘脂，广泛存在于哺乳动物细胞膜上，占细胞膜总脂类的5%10%，尤以脑脊髓含量丰富，动物实验证实外源性GM-1 能透过血脑屏障在神经损伤区浓度最高，与神经细胞有高度亲和力，稳定胞膜功能与结构。GM-1 作用机制1)对抗兴奋性氨基酸毒性;2)减少脂质过氧化反应，减少自由基形成；3）保护胞膜Na+-K+-ATP 酶活性，防止离子失衡;4)防止胞内钙蓄积;5)防止乳

48、酸性酸中毒;6)直接嵌入受损神经胞膜中修复胞膜;7)促进多种神经生长因子作用;8)调控多种炎性因子及其表达;9)阻断神经细胞SCI 后细胞凋亡。3、细胞生长因子NGF 其主要作用为：1）在急性脊髓横断损伤，局部应用可保护神经细胞，减轻或避免断端坏死，有利于脊髓修复；2）保护后根节细胞，在完全脊髓损伤，常见其远侧后根节细胞坏死，应用NGF 后，后根节细胞可免于坏死，有利于感觉恢复；3）促进轴突再生，因此既可用于急性脊髓损伤，保护神经细胞，又可用于脊髓损伤后期，有利于轴突再生。4、碱性成纤维细胞生长因子bFGFbFGF 在机体胚胎发育，血管形成，创伤愈合及神经系统生长发育中具有重要作用，可促进SC

49、I 后脊髓再生。Lee T T 等研究发现大鼠脊髓损伤后局部给bFGF 较其它神经营养因子具有更好的神经保护作用。刘文革等发现bFGF 能减轻伤髓水肿，抑制钙离子水平上升及镁离子下降，减轻出血、坏死，为临床应用提供了线索。5、抗氧化剂l Vitamin C 兼有抗炎及抗氧化作用，其分子量较小能直接进入细胞内，直接或间接清除氧自由基，阻断脂质过氧化反应。l Katoh D 等用不能自身合成Vitamin C 的基因突变型ODS 大鼠研究证实，压迫性SCI 前1 周，食物中补充足量VitaminC 的一组较另一组给缺乏Vitamin C 食物的大鼠SCI 后伤髓出血更少，运动功能也恢复更好，而且S

50、CI 后局部伤髓Vitamin C、Vitamin E 含量下降，而认为Vitamin C、Vitamin E 分别通过清除SCI 后产生的水溶性、脂溶性自由基保护伤髓。l EPC-K1近来合成的Vit C 与Vit E 衍生物，能独立清除水溶性及脂溶性自由基。目前整个研究面临下列困难：(2)在转基因治疗中,目的基因、载体的选择,有效工程细胞的制备、移植、存活及持续表达功能的时间、免疫原性等等都没有得到很好的解决。1）阻断小神经胶质细胞的激活4 mg/(kgh)，iv，24 h)能明显改善SCI 患者的运动、感觉功能。目前取得这些成果都是在啮齿类动物模型上取得的。2、神经节苷脂(GM-1)逆行