脊髓损伤.pptppt课件

1 脊髓损伤SPINALCORDINJURY 2 脊髓损伤 脊髓原发性损伤 ASCI 脊髓继发性损伤 SSCI 3 原发性脊髓损伤 机械压迫 出血 细胞内外电解质改变一般4h内不可逆 4 继发性脊髓损伤 包括水肿 局部缺血 炎症反应 再灌注 钙离子通道改变 脂质过氧化等生物化学变化中 具自体损伤因素及神经保护因素 在分子细胞水平起主动调节过程可逆性 可被控制了解其分子机制 对采取治疗措施有重要意义 5 脊髓损伤后病理改变 出血水肿神经坏死轴突碎裂脱髓鞘空洞形成 6 缺血 乳酸水平明显升高低灌注量程度与脊髓生理功能改变及诱发电位相关组织氧含量明显减低 7 局部缺血 灰 白质血管反应不同 前者在伤后1 2h内迅速出现缺血和梗死 白质血流 SCBF 与创伤程度有关引起脊髓坏死或神经功能丧失重要原因除与血管直接损伤有关外 还与血管活性物质释放引起血管痉挛 血栓形成 血栓素 TXA 有关 8 局部缺血 血管内皮损伤与SCBF同等重要再灌注后最初数分钟内 细胞死亡有一爆发过程 缺血后40min 神经元胞体和轴突有明显免疫组化及病理学损伤 再灌注4h NF反应阳性 NF紊乱 稀疏 崩溃 溶解 轴突肿胀 扩大 消失 9 水肿 SCI后 血 脑 脊髓 屏障 BSCB 破坏 CNS正常内皮的选择性渗透性受到影响 内皮的损坏将促进血管性水肿的形成 血管外间隙内聚集富含蛋白的血浆样液体一定程度细胞毒性水肿 对神经组织引起压迫 维持异常电解质环境白质水肿降低灌注 促进组织继发损伤 10 水肿 伤后立即 水肿局限于脊髓中央部分 逐渐呈离心性向白质扩散SCI严重程度与水肿纵向扩展有关 伤后6 8d达高峰水肿可表现为继发形式 血浆超滤液逐渐出现 呈持久血管性水肿继发性内皮细胞连接的松弛发生毛细管漏 或超过内皮增加的小泡样输送 11 分为两区 第一区 出血 组织不存活 微血管床逐渐丧失灌注的能力第二区 血管床仍保持畅通治疗在于尽量不使第一区扩大 同时使第二区仍然存活的组织维持灌注 微循环障碍 12 微循环障碍 正常脊髓血流量 SCBF 分布呈阶段性腰膨大 颈膨大 胸腰段 上胸段 中胸段 上颈段平均SCBF为24 29 5 63ml 100g min灰质与白质血流量比率约为3 22 1正常脊髓血压在6 7 17 3kPa下可自行调节 13 影响SCBF的因素 灌注压 perfusionpressure PP 平均动脉压 meanarterialpressure MAP SCI后 脊髓自动调节血压机制受到损害脑脊髓压 cerebro spinalpressure CSFP SCBP与MAP呈线性相关PP MAP CSFP 14 巨噬细胞 SCI后首先是PMN浸润 伤后1 2d开始巨噬细胞浸润 5 7d达到峰值 SCI后存活的神经纤维继发脱髓鞘及轴突迟发功能丧失 与巨噬细胞应答时间一致巨噬细胞具清除细胞碎片 恢复血流及SCI内环境等保护作用 但与吞噬细胞活性和刺激瘢痕形成等破坏作用很难分开 15 星形胶质细胞 通过调节细胞外电解质平衡和合成CNS细胞外基质蛋白 胶原蛋白 纤维粘连蛋白 以维持CNS的完整和内环境的稳定促进内皮细胞的紧密连接 血脊髓屏障组成部分 直接或间接保护神经细胞通过控制调控因子和基质蛋白的合成对神经起破坏作用 16 脊髓损伤后电镜观察 5min 皮质小静脉扩张 红细胞膨胀15 30min 血管周围间隙出血 轴突变化1h 染色质溶解 前角细胞缺血4h 中央区出血坏死 灰白质交界处进行性水肿1w 中央区出现囊形变4w 囊腔内有星形胶质细胞或残存脱髓鞘的轴突 17 脊髓损伤后细胞凋亡 凋亡是以细胞或细胞核皱缩 染色质密度增加 膜芽出为特征 其过程需要精确的基因转录和一定量蛋白质合成 是一种主动性 不同于坏死的死亡形式SCI后 神经元及胶质细胞都产生凋亡 但就分布范围及持续时间来说 后者更具意义 18 脊髓损伤后凋亡 应用原位末端标记法 TUNEL 与免疫组化结合 大鼠脊髓横断后 断端两侧白质脱髓鞘区P53和Bax表达增强 Bcl 2仅少量表达 出现大量TUNEL标记阳性细胞 TEM见少突胶质细胞典型凋亡改变 说明大鼠脊髓横断后白质内胶质细胞出现凋亡 19 细胞内外K离子的变化 K 从受伤的神经元释放 细胞外K 神经元丧失传导冲动的能力细胞外K 浓度 20mmol L可使动作电位传导终止严重SCI后 白质细胞外K 在6min内可由4mmol L 到50mmol L 甚至更高此现象可持续达2h 直到细胞外K 浓度降低到15mmol L以下时 抑制方能逆转 20 细胞内外Ca离子的变化 细胞内Ca2 后 可激活蛋白溶酶和脂质溶酶 引起细胞损伤和坏死SCI后 细胞外Ca2 内流超载 损伤周围组织Ca2 也流向损伤组织 使组织总Ca2 和细胞内Ca2 都过度增高 细胞内Ca2 超载称为细胞死亡最后公共通路 21 Ca2 内流的机制 细胞膜缺损处的泄露 去极化 特异性Ca2 通道的开放N 甲基D 天冬氨酸 NMDA 依赖性通道的活化清除功能障碍 Na Ca2 交换减少 Ca2 泵失能等 细胞内储库释放Ca2 脊髓组织坏死的磷脂膜局部自溶或许是SCI区域内细胞外液Ca2 过高的一种主动机制 以获得自身修复或保护的足够时间 22 Mg2 的变化 脊髓损伤后 局部组织Mg2 含量下降 其程度与SCI损伤程度呈正相关 说明Mg2 的降低参与了SSCI早期补充Mg2 可减轻因Mg2 下降造成的SSCIMg2 是一种非竟争性NMDA受体拮抗剂 可阻滞NMDA受体的离子通道 并调节EAAs的释放 从而拮抗由EAAs所致损伤Mg2 对的保护作用有赖于对Ca2 的拮抗作用 23 Mg2 的变化 SCI后24h和48h 局部组织总Ca2 含量显著增高 Ca2 大量细胞内流 导致细胞内Ca2 浓度大大升高Mg2 通过与Ca2 竞争细胞膜上的结合位点而抑制Ca2 内流 通过Mg2 Na 交换从而抑制Ca2 Na 交换 阻止Ca2 内流细胞外Mg2 上可通过Mg2 Ca2 交换促进Ca2 外流 24 脂质过氧化 内源性抗氧化剂减少 自由基 FR 生成增加主要来自遭受损害或破裂的磷脂细胞膜 膜的通透性或完整性受到破坏 甚至引起细胞死亡FR抑制PGI2 使TXA2合成及血小板凝聚作用增强 微血管闭塞和痉挛 间接造成脊髓缺血 25 兴奋性氨基酸 EXCITORYAMINOACIDS EAAs EAAs主要包括谷氨酸及天门冬氨酸 是重要兴奋性神经递质 正常存在于神经末梢的囊泡中EAAs通过其受体介导 启动一系列神经损伤 最终导致死亡细胞的病理生化反应 称为EAAs神经毒性 26 兴奋性氨基酸 EXCITORYAMINOACIDS EAAs EAAs有三种具特性的受体 kainate quisqualte及NMDARNMDA是一种兴奋性极强的EAA 作用强度为Asp的1000倍NMDAR可使神经细胞Na Ca2 内流 K 外流 造成细胞内Na Ca2 浓度升高 K 浓度降低 27 兴奋性氨基酸 EXCITORYAMINOACIDS EAAs EAAs在SSCI的神经毒素表现 1 伤后数小时内因EAAs受体过度兴奋 介导神经细胞急性渗透性肿胀 以Na 内流和Cl 及水分被动内流为特征2 伤后数小时至数日内 因NMDAR过度兴奋引起的神经细胞延迟性损伤 以Ca2 内流为特征 28 NMDAR NMDAR主要分布于神经元细胞体和树突的突触后膜NMDAR数量的减少可能起一种代偿性神经保护作用NMDAR数量的减少并不是神经元原发损伤变性坏死的结果 而是在继发性损伤过程中起了作用 29 内源性阿片肽 类阿片受体主要有 及 三种 纳络酮对 受体最具选择性 但大剂量对三种受体的配体均有活性强腓肽 dynorphin 即 类阿片受体的配体 在SCI最易被累及 SCI后 强腓肽的免疫反应有选择性地增加 与损伤严重程度相关 30 内源性阿片肽 纳络酮可逆转颈段脊髓横切后引起的低血压 可改善SCBF强腓肽在内源性类阿片中是唯一在大鼠腰蛛网膜下腔注射后能产生后肢瘫痪者 部分系非类阿片剂作用 31 自由基 FREERADICAL FR FR是具异常反应的分子 继发于其外轨道不成对电子氧FR链反应累及LPO 生物膜的磷脂及胆固醇成分被FR反应所破坏正常还原的细胞代谢途径可产生 O2 OH H2O2正常通过一些天然抗氧化物可管制FR产生的有害作用 32 自由基 FREERADICAL FR 病理性FR的产生及其有害作用可引起SCI后的缺血ASCI后 FR可引起LPO并使细胞膜节裂 表现为过氧化多不饱和脂肪酸 PUSFA 分解产物增多 胆固醇减少 伴胆固醇氧化产物 鸟苷酸环化酶的活化及相应cGMP增加 组织内抗氧化物如坏血酸及生育酚减少 磷脂依耐性膜结合Na K ATP酶的抑制等 33 甘烷类 EICOSANOIDS SCI后 花生四烯酸从膜磷脂释出 很快游离 被环氧化酶代谢形成过氧化类及甘烷类 或经脂氧化酶代谢为羟脂肪酸和白三烯甘烷类中两个具最强活性 能影响血液阻断及血管完整性的为 血栓素 thromboxane TXA2 前列环素 prostacyclin PGI2 34 甘烷类 EICOSANOIDS TXA2刺激血小板聚集及血管收缩 细胞内Ca2 增加 cAMP降低PGI2作用相反 抑制血小板聚集和使血管扩张 细胞内Ca2 外流 cAMP增加猫L2髓节从腹侧打击后6h TXB2 5倍 6 Keto PGF1 TXB2 6 Keto PGF1 近三倍 35 甘烷类 EICOSANOIDS TXA2和PGI2是一对重要前列腺素产物 具有非常强烈相互对立的血管活性生理情况下 TXA2和PGI2的产生和分解保持相对平衡 以维持机体循环功能正常TXA2 PGI2失衡后 一方面病理性FR增加 加重LPO 另一方面加重血管内皮损害 血管渗透性增加 发生微循环障碍两者互为因果 形成恶性循环 36 花生四烯酸的代谢 细胞破裂时 花生四烯酸丛磷脂结构释放 作为环氧化酶或脂氧化酶底物发挥作用 生成PG PG I TXA2和白三烯TXA2和白三烯是强力血管收缩剂和中性粒细胞的趋化因子 在炎症前效应中有广泛作用这些化合物与脂质过氧化生成密切相关 37 内皮素 ENDOTHELIN ET ET是血管内皮细胞产生具强烈收缩血管作用的生物活性多肽 正常血浆ET水平较低 缺血 缺氧条件下 ET水平明显升高ET缩血管效应起效慢 持续时间长 微血管较大血管对ET更敏感ET在CNS中起神经递质作用 可引起脑血管持久性收缩及蛛网膜下腔出血ET水平越高 脊髓损害程度越重 38 内皮素 ENDOTHELIN ET ET在ASCI的作用机理 1 引起血管痉挛 导致脊髓缺血缺氧2 作用于受体后 细饱内游离Ca2 导致脊髓缺血 线粒体功能受损 EAAs 中性蛋白酶活化 加剧脊髓损伤3 破坏BSCB 39 血小板活化因子 PLATELETACTIVATINGFACTOR PAF 在创伤应激条件下 血小板 血管内皮细胞和神经细胞均能产生大量PAF 与靶细胞膜上的PAF特异性受体结合后即产生生物效应PAF可使Na K Ca2 Mg2 通道开放 细胞外Na Ca2 内流 细胞内K 外流PAF加重脊髓损伤后水肿 抑制Na K ATP酶及Ca2 Mg2 ATP酶的活性 结果是Na Ca2 浓度升高 K Mg2 浓度降低 40 血小板活化因子 PLATELETACTIVATINGFACTOR PAF PAF是生物活性很强的多功能脂质炎性介质 也是SSCI的启动因子 能介导神经毒性水肿作用组织损伤可刺激 介导中性粒细胞和血管内皮细胞间的粘附作用 与细胞间粘附分子ICAM 1 内皮细胞和白细胞粘附分子ELAM 1及颗粒膜蛋白GMP 140有关PAF可使血管内皮细胞ICAM 1 RNA ELAM 1 mRNA表达 41 腺苷 ADENOSINE 腺苷是CNS内重要抑制性保护递质之一 SCI后 腺苷含量立即升高 1h达高峰 2h降为正常 腺苷含量与损伤程度成正比 大量兴奋性毒性物质释放 损伤细胞释放K 以及缺血 缺氧均可刺激腺苷的合成与释放腺苷是CNS内一种突触传递及神经元活动的抑制性调节因子 腺苷激活突触前膜A1受体 影响Ca2 的内流 以抑制Ca2 依赖的兴奋性递质的释放 腺苷还可激活A2受体 使血管平滑肌松弛 防止血栓形成 42 SCI后生长因子和细胞因子的变化 TNF IL 1 IL 6 在脂质过氧化生成过程中起重要作用 促进炎症反应 不利于修复TGF 43 SCI后生长因子和细胞因子的变化 TGF 多功能多肽性生长因子对急 慢性炎症有重要对抗性调节作用通过抑制质脂过氧化生成能防止缺氧性损伤通过细胞表面受体调节基因表达 调节细胞外基质合成 细胞分化和增殖通过刺激NGF生成及抑制细胞增殖 调节星形胶质细胞功能 44 NO NO对SCI同时起保护作用及破坏作用在CNS内 主要由血管内皮细胞 神经细胞和神经胶质细胞中NOS催化精氨酸胍基末端氮原子与氧结合生成NO作为一种血管舒张剂 可舒张血管 增加血流 同时也抑制中性白细胞 血小板和巨噬细胞贴附于血管内皮 避免血栓形成 有助于维持正常血管通透性 45 NO NO 将增强炎症细胞的粘附和从血管内渗出 白细胞渗入组织中的破坏作用 减少促炎症反应细胞因子 TNF IL 1 防止LPO的生成NO与TGF 可相互作用 促进TGF 抗炎症反应NO是CNS中强有力的信息传递介质 不需细胞表面受体应答而奏效 46 继发性脊髓损伤的药物治疗 47 大剂量甲基强的松龙的应用 METHYLPREDNISOLONESODIUMSUCCINATE MP 48 MP 抑制LPO保存生物膜的结构和功能完整性促进神经功能恢复 49 大剂量MP NASCISI 首次1000mg 以后1000mg d 连续10d 与100相比 感觉与运动功能均无明显差异NASCISII 首次30mg kg 以后5 4mg kg h 共23h 与大剂量纳络酮及安慰剂 5 4g kg h 然后是3 6mg kg h 相比 结果显示 伤后8h内应用大剂量者 其神经功能改善在统计学上有显著意义 50 大剂量MP NASCIS II 伤后3 8h内首次30mg kg 分为24h及48h组 后者在伤后6周 6月和1年时运动功能显著改善 在3h以内接受治疗时 应维持24h 在伤后3 8h治疗者 应维持48h 51 大剂量MP 需要静脉大剂量给药早期治疗 8h以内 神经保护时间曲线与组织药代学平行神经保护作用独立于糖皮质激素活性 52 NMDAR拮抗剂 CPP3 2 carboxypiparazin 4 yl propyl 1 phosphonicacid鞘内注射能有效地减轻神经功能和组织的损害 拮抗Na Ca2 通过受体门控通道的内流 而减轻神经细胞的损伤Dizocilpinemaleate MK 801 强有力非竟争性NMDAR拮抗剂 在局灶型脑缺血可使组织损伤减少30 90 MK 801可改善脊髓损伤或缺血病变 53 阿片肽受体拮抗剂 在大鼠后鞘内注射相对无选择性 受体拮抗剂win44 441 3 nalmefene及高选择性 受体拮抗剂norbinaltorplimine nor bin 较纳络酮能更好保护肢体运动功能 而阿片 受体拮抗剂ICI154 129无此作用特异性拮抗剂nor bin和AndynA1 13分别从阿片肽 受体水平和阿片肽配体水平阻断dynA的作用 药理剂量足以拮抗或中和脊髓全部 受体和dynA 4周后显示AndynA1 13对脊髓的保护作用强于nor bin 残留脊髓面积最大 54 钙通道阻滞剂 尼莫地平 nimodipine 对脑血管有选择性扩张作用 大剂量因引起的血压而无效 加用肾上腺素以维持一定平均全身动脉压 MSAP 非常重要SCI后 低血压将加重缺血 单纯应用升压药不能恢复SCBF尼莫地平虽能改善SCBF 能否促进神经功能仍不明确 但对Ca2 诱导细胞死亡具有保护作用 55 自由基清除剂 皮质类固醇能抑制AA的释放 降低LPO的形成 增强Na K ATP酶的活性MP 环氧化酶抑制剂如消炎痛 甲氯灭酸的结合碱 meclofenamate SOD 维生素C 维生素E及尼莫地平可在不同环节打断FR反应Tirilazad为强有力自由基清除剂及抗氧化剂 特别是LPO强有力的抑制剂 Tirilazad也能降低损伤部位释放的AA量 56 NO抑制剂 小剂量非特异性NOS竞争性抑制剂L NAME L NG 硝基精氨酸甲酯 可减轻组织损害 但大剂量可使组织破坏加重 神经功能不能恢复 说明NO在参与SSCI中 既具保护作用 又具破坏作用L NAME对神经细胞和血管内皮细胞具抑制作用 并呈剂量依赖性 57 血小板活化因子拮抗剂 PAF受体拮抗剂BN52021是一种二萜化合物 能抑制3H PAF与血小板 血管内皮细胞 神经细胞特异性结合 有很强竞争专一性BN52021能减轻脊髓组织水肿 防止血管内皮细胞损害以及因血管通透性增高所致BBB障碍BN52021对SCBF有重要调节作用 通过阻断PAF受体 间接抑制PLA2及TXA2合成酶的活性 减少AA代谢产物释放BN52021抑制Ca2 内流 LPO反应及EAAs的产生和释放 58 神经节苷脂 GANGLIOSIDE Gg Gg是组织细胞 膜上含糖鞘脂的唾液酸 CNS含量最高Gg至少有四种 即GM 1 GD1a GD1b和GT1b 其中GM 1最为重要 被认为是继大剂量MP后治疗ASCI有价值的药物GM 1能激活Na K ATP酶 防止神经组织因缺血造成的细胞水肿及神经细胞在缺氧状态下的存活率 并能促进神经细胞轴突 树突发芽和再生GM 1能抑制NOS的活性 降低NO的合成及因此造成的神经损害 59 神经节苷脂 GANGLIOSIDE Gg Geisler 1991 SCI后 先采用MP 伤后72h内 静脉注射GM1100mg d 共18 32次 1年随访ASIA运动评分较对照组提高 但受到质疑Geisler 1992 再次进行总结 GM 1组应用Frankel评分平均提高2 3级 主要能促进白质神经纤维通过损伤平面临床观察应用小剂量MP和GM 1比单用MP好MP与GM 1最佳配伍剂量 给药时间及是否可与NGF联合应用尚需进一步研究 60 脊髓损伤实验性治疗 EXPERIMENTALTREATMENTOFSPINALCORDINJURY 61 神经元再生 出芽延长功能性连接 62 影响脊髓再生的因素 环境因素 ENVIRONMENTALFACTORS 内在因素 INTRINSICFACTORS 63 影响脊髓再生的环境因素 缺乏NTFs的营养 促进作用缺乏适宜引导通路基质胶质瘢痕阻碍生长存在髓鞘相关抑制因子 64 影响脊髓再生的内在因素 生长相关蛋白 GAP43 降钙素基因相关肽 CGRP 原癌基因 Bcl2 NMDA受体 65 脊髓损伤实验性治疗 继发性脊髓损伤治疗神经营养因子神经组织或细胞移植基因治疗 66 神经营养因子NEUROTROPHICFACTORS NTFs 神经营养因子 神经生长因子 NGF 脑源性神经营养因子 BDNF 神经营养素 3 NT 3 神经营养素 4 5 NT 4 5 睫状体神经营养因子 CNTF 67 NTFs 低亲和力受体 LNGFR 高亲和力受体 HNGFR 68 NTFs 与神经膜 轴膜上受体高选择性结合调控神经细胞内相关细胞因子及钙离子重新分布改善损伤部位的微循环促进神经元纤维再生 69 神经组织或细胞移植 周围神经移植胚胎脊髓移植雪旺细胞移植混合移植其它 70 胚胎脊髓移植 胚胎脊髓块移植 FSC 胚胎脊髓悬液移植 FSCS 71 胚胎脊髓移植 抑制胶质瘢痕营养神经组织诱导作用传导作用中继作用救援作用替代作用 72 雪旺细胞 SCs 移植 产生的NTFs对神经元的存活有协同作用表面细胞粘附分子 CAM 与轴突生长锥表面相应分子亲和性结合分泌细胞外基质 ECM 如层粘蛋白 LN 纤维连接蛋白 FN 等 73 基因治疗 GENETHERAPY 利用外源基因在靶细胞中的表达 改变神经元内在特性 促进神经元存活 再生 达到功能恢复 74 基因转移 GENETRANSFER 活体外法 EXVIVOAPPROACH 将经过遗传修饰的特定细胞移植到活体神经组织 表达或分泌特定分子 促使神经功能恢复在体法 INVIVOAPPROACH 利用病毒或非病毒载体将外源基因直接导入神经组织而使其表达 75 基因转移 GENETRANSFER 重组分子的构建受体细胞的选择载体的选择 76 重组分子的构建 目的基因cDNA启动子 增强子载体 77 目的基因 通过基因克隆化 人工合成 PCR扩增及人体基因组降解而获得通过粘性末端连接法 平头末端直接连接法或同聚物结尾法进行构建 78 启动子 增强子 强组成型 STRONGCONSTITUTIVE 管家型 HOUSEKEEPING 组织特异型 TISSUESPECIFIC 79 受体细胞选择的条件 易于获取或培养增殖易于接纳重组分子易于移植 存活 长期表达外源基因无免疫原性及形成肿瘤危险 80 较常用受体细胞 雪旺细胞成纤维细胞成肌细胞胚