脊髓損傷修復(fù)與再生

1、脊髓損傷、再生與修復(fù),脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)基礎(chǔ)研究主要集中在三個方面：(1）脊髓損傷后脊髓內(nèi)繼發(fā)病理改變的預(yù)防和逆轉(zhuǎn)。(2）脊髓損傷后功能受損但結(jié)構(gòu)完整的神經(jīng)細胞功能的恢復(fù)。(3）脊髓損傷后被離斷的神經(jīng)連續(xù)性的重建，即脊髓的再生或脊髓移植。,一、脊髓損傷的組織病理學(xué)改變二、脊髓繼發(fā)性損傷的機制三、脊髓損傷后功能檢查四、脊髓損傷模型五、影響脊髓損傷后神經(jīng)再生的因素六、脊髓損傷的內(nèi)源性保護

2、性因子七、脊髓損傷的實驗性治療八、脊髓損傷修復(fù)的實驗研究,一、脊髓損傷的組織病理學(xué)及病理 生理學(xué)改變1．急性期的病理生理學(xué)改變: 缺血 水腫 代謝及電解質(zhì)紊亂 磷脂水解、自由基形成 興奮性細胞毒作用 炎性反應(yīng),2．病理組織學(xué)改變 (1)早期：即損傷急性期(2)中期：即亞急性期。此期以小膠質(zhì)細胞及星形膠質(zhì)細胞的活化為特征。特點是反應(yīng)性改變與碎塊移除。 (3)晚期：損傷

3、區(qū)吞噬細胞消失,出現(xiàn)腔隙,隨后形成癍痕。組織中膠質(zhì)細胞與纖維持續(xù)增生.,（一） 實驗性脊髓損傷的病理1．完全脊髓損傷病變特點:(1)病變呈進行性或持續(xù)性加重, 6h內(nèi)出血累及全灰質(zhì)，12h波及白質(zhì)， (2)組織代替:脊髓壞死組織、退變組織被吞噬細胞移除并由神經(jīng)膠質(zhì)細胞和纖維所代替;(3)神經(jīng)纖維再生:近端退變的神經(jīng)纖維雖可以再生，但受損傷處增生的膠質(zhì)組織所制約,2．不完全脊髓損傷:灰質(zhì)出血、水腫可波及白質(zhì)，但程度較完全損傷

4、為輕，神經(jīng)纖維完整，神經(jīng)細胞不完全退變。 3．輕微脊髓損傷 4．脊髓壓迫損傷:脊髓缺血性壞死、囊腔、軟化、纖維化等5．脊髓缺血損傷:灰質(zhì)出血，白質(zhì)壞死，脊髓軟化或纖維化,中度損傷8h T8灰質(zhì)前角尼氏染色。,6．脊髓橫斷損傷組織學(xué)特點:(1)脊髓斷端發(fā)生自溶，斷端的出血、壞死與基本病理改變相同，神經(jīng)纖維斷裂后，斷端流出的軸漿形成小泡。 (2)兩斷端的長束纖維退變 (3)遠端、近端神經(jīng)之間的突觸連接(神經(jīng)毯)發(fā)生退變,（二）

5、人體脊髓損傷的病理改變 人體脊髓損傷與實驗性脊髓損傷的病理改變規(guī)律和過程基本一致,只是人體脊髓損傷的病理過程較長，更具個體性，沒有動物實驗的病理過程典型，但灰、白質(zhì)病理出血、水腫、壞死、囊腔、退變膠質(zhì)化、再生的規(guī)律是一致的。,120具四肢癱或截癱的尸體解剖結(jié)果:死亡時間最早為3h，最晚為數(shù)年以后。其病理改變分為:(1)完全失去灰質(zhì)組織；(2)脊髓壞死有囊腔形成，有的成為空洞；(3)部分失去灰質(zhì)組織，但仍有白質(zhì)保存。有硬膜外

6、血腫者，并未構(gòu)成硬膜外脊髓壓迫。,二、脊髓繼發(fā)性損傷的機制 目前認為SCI后的微循環(huán)和神經(jīng)生化機制是脊髓繼發(fā)性損傷的兩大機制。 脊髓的微循環(huán)調(diào)節(jié)方式:化學(xué)調(diào)節(jié)、自動調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)和神經(jīng)元代謝調(diào)節(jié),（一）局部缺血 SCI后脊髓血流量改變是引起脊髓壞死和神經(jīng)功能喪失的重要原因，而灰質(zhì)與白質(zhì)中的血管反應(yīng)又有所不同。SCI后灰質(zhì)在1～2h內(nèi)迅速出現(xiàn)缺血和梗死，而白質(zhì)血流的改變與創(chuàng)傷程度有關(guān)

7、 。脊髓局部缺血:?血管直接損傷?血管活性物質(zhì)的釋放引起血管痙攣?血管閉塞、血栓形成、血栓素A2(TXA2)和白三烯的釋放,（二）基本生化惡性循環(huán) SCI后損傷區(qū)組織、細胞因缺血、缺氧而致氧化磷酸化過程障礙，葡萄糖的無氧代謝增加，組織含氧量、丙酮酸含量、磷酸肌酸含量持續(xù)下降，PaCO2升高, PaO2及血pH值下降，ATP被耗盡,導(dǎo)致Ca2+依賴性的ATP酶及Na+/K+-ATP酶失活，膜去極化等，結(jié)果大量Ca2+內(nèi)流

8、；而細胞內(nèi)Ca2+過量又導(dǎo)致膜磷脂的過氧化和花生四烯酸代謝及其產(chǎn)物增加，組織進一步缺血，血管進一步痙攣。,（三）自由基大量產(chǎn)生 自由基選擇性抑制前列環(huán)素 (PGI2 )的合成，使血栓素A2 (TXA2 )相對過剩。 自由基對細胞膜雙磷脂結(jié)構(gòu)進行過氧化作用，生成多種脂質(zhì)過氧化物，損傷細胞膜，并引起溶酶體及線粒體的破裂。,（四）單胺類物質(zhì)過量釋放 引起血管通透性增加和組織水腫導(dǎo)致微血管明顯收縮，但有時

9、微血管反而呈麻痹性擴張（五） 內(nèi)源性一氧化氮的失活 一氧化氮（NO）具有多種生物功能，主要包括：血管舒張、神經(jīng)信息的傳遞和細胞毒作用。NO由SCI后大量釋放的血紅蛋白及氧自由基的作用而失活。,（六） 肽類物質(zhì)大量釋放 內(nèi)源性阿片樣肽、內(nèi)皮素(ET)的過度釋放。（七）血小板激活因子釋放增加 ?脊髓血管通透性增加;?加速了花生四烯酸代謝產(chǎn)物的釋放;?對Ca2+、自由基、興奮性氨基酸進行介導(dǎo)或與其協(xié)同作

10、用. 加劇了血管痙攣、血栓形成及血管內(nèi)皮損害，遏制了脊髓微循環(huán)血流量。,（八）鈣離子內(nèi)流 Ca2+在損傷或缺血后的神經(jīng)損傷的病理改變中起著關(guān)鍵的作用，Ca2+內(nèi)流是引起細胞死亡的最后公共通路。 ? Ca2+的增加能導(dǎo)致膜磷脂的過氧化和花生四烯酸代謝的增加，加重血管痙攣，引起組織水腫及缺血；?凝血作用增強，加重脊髓缺血和微循環(huán)障礙。?鈣離子還可阻止線粒體內(nèi)的電子傳遞，引起自由基釋放，以及阻止ADP向ATP轉(zhuǎn)化,（九）

11、興奮性氨基酸大量增加 短期內(nèi)EAA的瀑布性釋放引起N-甲基-D-天門冬氨酸受體（NMDA受體）過度活動，導(dǎo)致細胞內(nèi)Na+、Ca2++蓄積，進而引起組織細胞水腫并阻塞毛細血管，從而導(dǎo)致微循環(huán)障礙。,三、脊髓損傷后功能檢查（一） 脊髓通路檢查1．體感誘發(fā)電位2．運動誘發(fā)電位 3．交感性皮膚反應(yīng) （二） 周圍通路檢查1．肌電圖(EMG)和神經(jīng)圖檢查2．反射檢查,四、 脊髓損傷模型 理想的模型應(yīng)符合以下要求:1．臨

12、床相似性: 脊髓損傷模型的制作過程與臨床脊髓損傷過程相近似,動物的手術(shù)制備盡可能少2．可調(diào)控性: 調(diào)整損傷強度3．可重復(fù)性,（一） 急性挫傷模型 1．閉合性挫傷模型 2．開放性挫傷模型 （1）脊髓背側(cè)損傷模型： Allen于1911年首創(chuàng)重物墜落法。優(yōu)點:?與人類脊髓損傷性相近;?脊髓損傷節(jié)段可以限定,撞擊量可以調(diào)控;?硬脊膜仍完整,可以防止外源成分侵入脊髓損傷區(qū)。,不足:? 重物下墜撞擊脊髓的瞬間脊柱和脊髓的不穩(wěn)定及

13、脊髓的偏向移位,導(dǎo)致?lián)p傷的程度就有差異。? 重物墜擊脊髓未及時移開,又造成不同時間的脊髓壓迫傷。? 實驗動物的種類不同,同一類動物之間各個體大小不一樣,造成各種動物截癱的沖擊量閥值尚未確定。（2） 脊髓腹側(cè)損傷模型,（二） 切割型脊髓損傷模型 （三） 脊髓壓迫模型 采用環(huán)套制造動物模型 （四） 脊髓缺血模型 采用各種不同手段(如：壓迫、鉗夾、氣囊阻塞、結(jié)扎、電燒等。)阻斷主動脈、肋間動脈、腰動脈、脊髓

14、動脈，造成脊髓缺血而產(chǎn)生脊髓損傷的模型。,（五）電解損毀模型 脊髓雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束纖維 （六）脊髓損傷造模術(shù)后處理 脊髓損傷后動物死亡的原因? 創(chuàng)傷刺激;? 失血性休克,多器官衰竭;? 呼吸道、泌尿道、傷口感染;? 褥瘡,防治并發(fā)癥、降低死亡率的措施：? 控制室溫在18～22℃,清潔籠具,盡可能單籠喂養(yǎng);? 預(yù)防感染:術(shù)前皮膚消毒,術(shù)中嚴(yán)格無菌操作,術(shù)后肌注青霉素3天;? 術(shù)后注意保暖,皮下注射生

15、理鹽水或葡萄糖液,以補充血容量,預(yù)防失血性休克;? 每天擠壓膀胱排尿2～3次,直至膀胱功能恢復(fù);肛內(nèi)注開塞露,每天1次;? 每天定時翻身,預(yù)防褥瘡發(fā)生。,存在的問題：①實驗動物的種類。②臨床上大多數(shù)脊髓損傷均由骨折脫位引起，不僅脊髓組織發(fā)生機械變形，而且脊髓前后動脈也受損傷。③制造動物模型的外科技術(shù)方法的差異。④動物大小和體重。⑤校準(zhǔn)損傷裝置的方法等。,（七）SCI模型動物運動能力評分法1．Gale聯(lián)合評分法(the c

16、ombine behavioral score, CBS): 本法最初由Gale等所創(chuàng)立,只包括鼠尾拍動與熱板試驗?，F(xiàn)經(jīng)改良,已包括開放空間中運動能力分級、腳趾伸展能力分級、觸地反應(yīng)能力分級、回縮反應(yīng)能力、矯正反射、斜板試驗與游泳試驗等7個方面。,2. BBB分級法(the Basso, Beattie, Bresnahanlocomotorrating scale, BBB): Tarlov法將SCI后后肢運動功能評