脊髓损伤修复与再生

脊髓损伤、再生与修复,脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)基础研究主要集中在三个方面：(1）脊髓损伤后脊髓内继发病理改变的预防和逆转。(2）脊髓损伤后功能受损但结构完整的神经细胞功能的恢复。(3）脊髓损伤后被离断的神经连续性的重建，即脊髓的再生或脊髓移植。,一、脊髓损伤的组织病理学改变二、脊髓继发性损伤的机制三、脊髓损伤后功能检查四、脊髓损伤模型五、影响脊髓损伤后神经再生的因素六、脊髓损伤的内源性保护性因子七、脊髓损伤的实验性治疗八、脊髓损伤修复的实验研究,一、脊髓损伤的组织病理学及病理 生理学改变1急性期的病理生理学改变: 缺血 水肿 代谢及电解质紊乱 磷脂水解、自由基形成 兴奋性细胞毒作用 炎性反应,2病理组织学改变 (1)早期：即损伤急性期(2)中期：即亚急性期。此期以小胶质细胞及星形胶质细胞的活化为特征。特点是反应性改变与碎块移除。 (3)晚期：损伤区吞噬细胞消失,出现腔隙,随后形成癍痕。组织中胶质细胞与纤维持续增生.,（一） 实验性脊髓损伤的病理1完全脊髓损伤病变特点:(1)病变呈进行性或持续性加重, 6h内出血累及全灰质，12h波及白质， (2)组织代替:脊髓坏死组织、退变组织被吞噬细胞移除并由神经胶质细胞和纤维所代替;(3)神经纤维再生:近端退变的神经纤维虽可以再生，但受损伤处增生的胶质组织所制约,2不完全脊髓损伤:灰质出血、水肿可波及白质，但程度较完全损伤为轻，神经纤维完整，神经细胞不完全退变。 3轻微脊髓损伤 4脊髓压迫损伤:脊髓缺血性坏死、囊腔、软化、纤维化等5脊髓缺血损伤:灰质出血，白质坏死，脊髓软化或纤维化,中度损伤8h T8灰质前角尼氏染色。,6脊髓横断损伤组织学特点:(1)脊髓断端发生自溶，断端的出血、坏死与基本病理改变相同，神经纤维断裂后，断端流出的轴浆形成小泡。 (2)两断端的长束纤维退变 (3)远端、近端神经之间的突触连接(神经毯)发生退变,（二） 人体脊髓损伤的病理改变 人体脊髓损伤与实验性脊髓损伤的病理改变规律和过程基本一致,只是人体脊髓损伤的病理过程较长，更具个体性，没有动物实验的病理过程典型，但灰、白质病理出血、水肿、坏死、囊腔、退变胶质化、再生的规律是一致的。,120具四肢瘫或截瘫的尸体解剖结果:死亡时间最早为3h，最晚为数年以后。其病理改变分为:(1)完全失去灰质组织；(2)脊髓坏死有囊腔形成，有的成为空洞；(3)部分失去灰质组织，但仍有白质保存。有硬膜外血肿者，并未构成硬膜外脊髓压迫。,二、脊髓继发性损伤的机制 目前认为SCI后的微循环和神经生化机制是脊髓继发性损伤的两大机制。 脊髓的微循环调节方式:化学调节、自动调节、神经调节和神经元代谢调节,（一）局部缺血 SCI后脊髓血流量改变是引起脊髓坏死和神经功能丧失的重要原因，而灰质与白质中的血管反应又有所不同。SCI后灰质在12h内迅速出现缺血和梗死，而白质血流的改变与创伤程度有关 。脊髓局部缺血:血管直接损伤血管活性物质的释放引起血管痉挛血管闭塞、血栓形成、血栓素A2(TXA2)和白三烯的释放,（二）基本生化恶性循环 SCI后损伤区组织、细胞因缺血、缺氧而致氧化磷酸化过程障碍，葡萄糖的无氧代谢增加，组织含氧量、丙酮酸含量、磷酸肌酸含量持续下降，PaCO2升高, PaO2及血pH值下降，ATP被耗尽,导致Ca2+依赖性的ATP酶及Na+/K+-ATP酶失活，膜去极化等，结果大量Ca2+内流；而细胞内Ca2+过量又导致膜磷脂的过氧化和花生四烯酸代谢及其产物增加，组织进一步缺血，血管进一步痉挛。,（三）自由基大量产生 自由基选择性抑制前列环素 (PGI2 )的合成，使血栓素A2 (TXA2 )相对过剩。 自由基对细胞膜双磷脂结构进行过氧化作用，生成多种脂质过氧化物，损伤细胞膜，并引起溶酶体及线粒体的破裂。,（四）单胺类物质过量释放 引起血管通透性增加和组织水肿导致微血管明显收缩，但有时微血管反而呈麻痹性扩张（五） 内源性一氧化氮的失活 一氧化氮（NO）具有多种生物功能，主要包括：血管舒张、神经信息的传递和细胞毒作用。NO由SCI后大量释放的血红蛋白及氧自由基的作用而失活。,（六） 肽类物质大量释放 内源性阿片样肽、内皮素(ET)的过度释放。（七）血小板激活因子释放增加 脊髓血管通透性增加;加速了花生四烯酸代谢产物的释放;对Ca2+、自由基、兴奋性氨基酸进行介导或与其协同作用. 加剧了血管痉挛、血栓形成及血管内皮损害，遏制了脊髓微循环血流量。,（八）钙离子内流 Ca2+在损伤或缺血后的神经损伤的病理改变中起着关键的作用，Ca2+内流是引起细胞死亡的最后公共通路。 Ca2+的增加能导致膜磷脂的过氧化和花生四烯酸代谢的增加，加重血管痉挛，引起组织水肿及缺血；凝血作用增强，加重脊髓缺血和微循环障碍。钙离子还可阻止线粒体内的电子传递，引起自由基释放，以及阻止ADP向ATP转化,（九）兴奋性氨基酸大量增加 短期内EAA的瀑布性释放引起N-甲基-D-天门冬氨酸受体（NMDA受体）过度活动，导致细胞内Na+、Ca2+蓄积，进而引起组织细胞水肿并阻塞毛细血管，从而导致微循环障碍。,三、脊髓损伤后功能检查（一） 脊髓通路检查1体感诱发电位2运动诱发电位 3交感性皮肤反应 （二） 周围通路检查1肌电图(EMG)和神经图检查2反射检查,四、 脊髓损伤模型 理想的模型应符合以下要求:1临床相似性: 脊髓损伤模型的制作过程与临床脊髓损伤过程相近似,动物的手术制备尽可能少2可调控性: 调整损伤强度3可重复性,（一） 急性挫伤模型 1闭合性挫伤模型 2开放性挫伤模型 （1）脊髓背侧损伤模型： Allen于1911年首创重物坠落法。优点:与人类脊髓损伤性相近;脊髓损伤节段可以限定,撞击量可以调控;硬脊膜仍完整,可以防止外源成分侵入脊髓损伤区。,不足: 重物下坠撞击脊髓的瞬间脊柱和脊髓的不稳定及脊髓的偏向移位,导致损伤的程度就有差异。 重物坠击脊髓未及时移开,又造成不同时间的脊髓压迫伤。 实验动物的种类不同,同一类动物之间各个体大小不一样,造成各种动物截瘫的冲击量阀值尚未确定。（2） 脊髓腹侧损伤模型,（二） 切割型脊髓损伤模型 （三） 脊髓压迫模型 采用环套制造动物模型 （四） 脊髓缺血模型 采用各种不同手段(如：压迫、钳夹、气囊阻塞、结扎、电烧等。)阻断主动脉、肋间动脉、腰动脉、脊髓动脉，造成脊髓缺血而产生脊髓损伤的模型。,（五）电解损毁模型 脊髓双侧皮质脊髓束纤维 （六）脊髓损伤造模术后处理 脊髓损伤后动物死亡的原因 创伤刺激; 失血性休克,多器官衰竭; 呼吸道、泌尿道、伤口感染; 褥疮,防治并发症、降低死亡率的措施： 控制室温在1822,清洁笼具,尽可能单笼喂养; 预防感染:术前皮肤消毒,术中严格无菌操作,术后肌注青霉素3天; 术后注意保暖,皮下注射生理盐水或葡萄糖液,以补充血容量,预防失血性休克; 每天挤压膀胱排尿23次,直至膀胱功能恢复;肛内注开塞露,每天1次; 每天定时翻身,预防褥疮发生。,存在的问题：实验动物的种类。临床上大多数脊髓损伤均由骨折脱位引起，不仅脊髓组织发生机械变形，而且脊髓前后动脉也受损伤。制造动物模型的外科技术方法的差异。动物大小和体重。校准损伤装置的方法等。,（七）SCI模型动物运动能力评分法1Gale联合评分法(the combine behavioral score, CBS): 本法最初由Gale等所创立,只包括鼠尾拍动与热板试验。现经改良,已包括开放空间中运动能力分级、脚趾伸展能力分级、触地反应能力分级、回缩反应能力、矫正反射、斜板试验与游泳试验等7个方面。,2.