创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展专家讲座

创伤性脊髓损伤机制研究及治疗进展钟涛.4.20创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第1页

BACKGROUND

创伤性脊髓损伤（traumaticspinalcordinjury）原因：（Americansyearly）1.枪伤等暴力事件-26%2.交通事故-38%3.体育事故-7%4.高空坠落-22%5.其它创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第2页脊髓损伤分型美国脊髓损伤协会（AmericanSpinalCordInjuryAssociationASIA）依据神经功效丧失程度分为4型：A型：损伤节段以下感觉和运动功效完全丧失B型：有感觉但无运动功效C型：有运动但肌力<3级D型：肌力≥3级创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第3页统计50%颈段脊髓损伤和75%胸段脊髓损伤为A型32%颈段脊髓损伤和65%L1-L5腰段脊髓损伤为D型8%脊髓损伤（各节段）为B型创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第4页创伤性脊髓损伤机制研究

（动物试验）机械损伤，主要为剪切力和扭力作用造成轴索离断。供血血管断裂及周围血管自动调整功效丧失，造成脊髓缺血、缺氧，及再灌注损伤。谷氨酸盐等神经毒性物质胞膜破裂后产生自由基细胞延迟性死亡（促凋亡）损伤早期及随即炎性反应创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第5页急性脊髓损伤与基因表示

伴随分子生物学尤其是基因学技术不停发展,许多试验室利用免疫组化法、原位杂交技术、PCR技术和基因芯片等技术方法已经证实,在急性脊髓损伤后,有多个基因家族近200个基因表示和调控发生改变。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第6页相关基因细胞凋亡相关基因1

bcl-2(B-celllymphoma/leukemia-2,B细胞淋巴瘤/白血病基因家族-2,也称bcl-2基因家族,细胞凋亡相关基因族)，bcl-2是经过阻断细胞凋亡信号传递系统最终通路抑制细胞凋亡。2Bax表示上调开启细胞凋亡程序，文件报道,在急性脊髓损伤后,脊髓损伤区内bcl-2及bcl-XI表示显著地下调,且bcl-2/Bax及bcl-XI/Bax蛋白比值降低。

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3p53基因,中枢神经系统损伤后，p53-mRNA及p53蛋白主要存在于损伤区域灰质前角神经元和神经胶质内以及白质外侧索神经胶质内。p53蛋白堆积,促进神经细胞凋亡

4Caspases(半胱氨酸蛋白酶基因家族),脊髓损伤后Caspases-1、3表示快速上调数倍,且上调时相与细胞发生凋亡时间一致。

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Calpain(钙激活中性蛋白酶),在脊髓损伤后1～4h开始其表示上调,24～48h达高峰。其表示主要位于损伤灶及其邻区脊髓星形胶质细胞中。

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6与神经元凋亡相关其它基因：

①Fas和FasL:Fas是TNF受体,而FasL是该受体配体,是TNF家族细胞表面分子。在伤害性刺激作用下,Fas和FasL表示上调，触发细胞凋亡。②c-myc和B-myc:是原癌基因myc家族组员,其表示产物myc蛋白能够调整细胞生长、分化和增殖。

③c-jun和c-fos:是即早基因,也属于原癌基因,是调整细胞增殖、生长、发育和分化基因。研究表明,脊髓损伤和/或神经元凋亡时,经常伴有此二基因表示上调。

创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第9页④CD95-L(CD95编码基因标识物):在兴奋性神经毒性急性损伤后2周,CD95-L表示上调约3倍,不过从第3周开始则下调。⑤NAIP和IAP:NAIP和IAP为凋亡抑制基因,抑制由Caspases引发细胞凋亡。在脊髓损伤后IAP家庭组员XIAP,cIAP-1,和cIAP-2表示上调,其中XIAP表示上调出现在Caspases表示下降阶段,而cIAP-1和cIAP-2在脊髓损伤早期阶段呈连续高表示。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第10页转录因子和即早基因

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NF-kB和AP-1

NF-kB即胞核因子kB,也称转录因子kB，AP-1即激活物蛋白1，在脊髓损伤后,NF-kB和AP-1表示上调。

2c-fos、Fra-1和P-jun-B在脊髓损伤后,c-fos、Fra-1和P-jun-B表示上调,也能够激活炎症前反应因子和/或炎症前反应基因表示。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第11页

3NGFI-A(nervegrowthfactor2inducedgeneA)即神经生长因子诱导性基因A。脊髓损伤后,它们表示上调。

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NGFI-B即神经生长因子诱导性基因B。在脊髓损伤后,NGFI-B表示上调能够使酪氨酸羟化酶表示上调,这在一定程度上,有利于神经元保护作用。5Silencerfactor-B(缄默子因子B)属于转录因子。在脊髓损伤后Silencerfactor-B表示上调能够造成谷胱甘肽降解。

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6IRF-1(干扰素调整因子1)它经过调整炎性过程和凋亡,影响缺血引发神经元损伤。脊髓损伤后,该基因表示上调可能对受损神经元含有保护作用。

7即早基因c-jun和c-fos

c-jun和c-fos基因表示物能够形成二聚体复合物，这种复合物就是转录因子AP-1(activa-torprotein1)，脊髓损伤早期c-jun表示上调,几乎与神经组织早期溃变同时，脊髓损伤15d后,是c-jun基因表示第二个高峰,这可能提醒该基因与神经元修复再生有一定关系。

创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第13页HSP基因(hotshockprotein,热休克蛋白)该基因家族包含HSP70、HSP60、HSP90和低分子量HSP4个亚族。HSP70和HSP32在脊髓损伤后表示上调，它们充当了分子伴侣角色,提升了细胞存活能力。与炎症相关基因

1白细胞介素(IL)是一个庞大细胞因子家族,其中IL-1、6是炎症相关细胞因子,IL-1包含IL-1α和IL-1β。IL-1α和IL-1β及其表示产物在脊髓损伤后增高,损伤后24h高峰。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第14页

2腱生蛋白(tenascins,肌腱蛋白)，在脊髓损伤后tenascin-C、X、R和/J1表示均上调,并以其特殊表示方式参加创伤性炎性过程,可能与神经组织再生和修复相关。

3趋化因子家族(chemokinefamily)，趋化因子家族(细胞活素)组员有选择性表示,在一定程度上反应出,脊髓损伤后白细胞重复循环一个炎症过程。

创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第15页4氮氧化物合酶(Nitricoxidesynthas,NOS,一氧化氮合酶)，NOS主要有三型:nNOS、iNOS和eNOS，。脊髓损伤后早期,iNOS及表示产物增加,由iNOS诱导产生NO经过细胞凋亡方式,在消除脊髓损伤灶内损伤细胞过程中,担任一个主要角色,同时在继发性脊髓损害过程中,也起着主要作用。

5细胞色素c氧化酶基因族(Cox)和OX-42和OX-6等这些基因在脊髓损伤后均上调。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第16页相关治疗一些试验研究

（动物试验）当前试验研究主要集中在干预损伤发生后几小时或几天内病生理级联反应，缺血、缺氧、基因表示改变、炎性反应、细胞坏死及凋亡等过程。当前试验研究结果大多是在啮齿类动物身上进行，有试验证实大鼠脊髓在损伤后有相当自我恢复功效，这一点已引发很多研究者重视。1一些影响离子通道药品。主要为钙离子通道阻滞剂创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第17页2谷氨酸受体拮抗剂和NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）受体抑制剂（美沙酮、氯胺酮、MK-801等)，AMPA（α-氨基羟甲基恶唑丙酸）受体拮抗剂3抗氧化剂和膜稳定剂，褪黑激素(melatonin)、慢心律(mexiletine)、4CASPASE(半胱氨酸蛋白酶)抑制剂影响凋亡5神经营养因子，诸如脑源性神经因子（brain-derivedneurotrophicfactorBDNF）促再生6一氧化氮合酶抑制剂-亚硝基左旋精氨酸甲酯(L-NAME)降低细胞死亡创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第18页7一些影响炎症进程细胞因子和影响血脑屏障功效蛋白水解酶抑制剂，比如基质金属蛋白9（matrixmetalloproteinase-9）和美满霉素（minocycline）8对小胶质细胞和巨噬细胞活化调整剂，影响神经脱髓鞘作用和相关炎性机制创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第19页临床治疗手术治疗复位和减压脊柱内固定手术移植-促进损伤脊髓再生修复，包含神经细胞移植、周围神经组织移植和胚胎中枢神经组织移植。移植方法多数沿用脑内移植技术,即采取细胞混悬液立体定向注射法,或胚胎组织块直接埋入法，研究中。

创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第20页高压氧(HBO)治疗许多试验研究表明,ASCI特征性病理改变为脊髓缺血、缺氧。应用HBO治疗可阻止或减轻脊髓损伤病理改变,有利于脊髓功效恢复。国内学者总结以上基础试验及临床治疗经验后提出了HBO对外伤性SCI治疗标准:①治疗时机愈早愈好,以伤后6h内为治疗黄金时机;②压强普通限于2ATA;③普通以每次2h为安全有效时限;④疗程普通以每日2次或3次为宜。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第21页实际操作中问题：

1SCI治疗窗较短，许多治疗办法均须尽早进行，HBO将影响其它治疗。

2HBO治疗转运过程中可能出现二次脊髓损伤。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第22页药品治疗

1激素应用

甲基强松龙(methyprednisolone,MP)是一个合成中效糖皮质激素。唯一被美国联邦食品药品管理局(FoodDrugAdministration,FDA)同意治疗SCI药品。美国1979、1985年二次全国急性脊髓损伤研究(Natonalacutespinalcordinjurystudy,NASCIS)表明,在SCI早期(伤后8h内)给予大剂量MP(30mg/kg,iv,之后5.4mg/kg/h,iv,23h)能显著改进SCI患者运动、感觉功效。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第23页

第三次NASCIS(1997)研究则证实SCI后3h内用MP者宜使用24h,3-8h内给MP者宜连续使用48h，现在美国已将MP做为急性脊髓损伤常规治疗,患者至急诊室即开始用药。但国内情况与国外有所不一样，首先,伤者入院大多在8h以后,失去用MP机会;另首先,伤者经济情况等限制了MP应用。在者,激素冲击治疗副作用不容忽略。

创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第24页MP血浆半衰期为2.5h,生物半衰期为12-36h,经肝脏代谢,其产物以葡萄糖醛酸盐、硫酸盐、非结合型化合物形式自尿中排出。经肝脏代谢后游离类固醇可经过血脑屏障。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第25页作用机制①抑制炎症反应②减轻水肿③抑制血管活性、前列腺素活性,增加脊髓血流量④抑制氧自由基及脂质过氧化反应,稳定细胞膜和溶酶体膜⑤逆转细胞内Ca2+聚集⑥增加Na+-K+依赖式ATP酶活性,增大静息电位和脊髓运动纤维兴奋性,促进脊髓冲动产生和传导创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第26页

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神经节苷酯神经节苷酯(gan-glioside,Gg)是广泛存在于哺乳类动物细胞膜上含糖酯唾液酸,在中枢神经系统内含量尤其高。当前从哺乳类动物细胞膜上提取Gg有70余种,主要用于脊髓损伤治疗大多是GM1。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第27页1996年我国引进了GM1，广泛应用于治疗中枢神经病变。当初GM1是由巴西TrbPharma药厂生产、从牛脑提取。为了杜绝疯牛症潜在危险，1999年重新申请并获准进口阿根廷TrbPharma药厂生产、从猪脑提取GM1，商品名为施捷因。推荐剂量：急性期每日100mg，2-3周后改为每日20-40mg，维持6周。病情严重者可适当增加剂量及延长疗程。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第28页可能作用机制：①稳定细胞膜结构和功效②降低兴奋性氨基酸神经毒性③抑制一氧化氮合成酶,降低过量一氧化氮生成④调整神经生长因子(NGF），为其发挥作用提供良好环境,并可能与NGF结合或直接作用于细胞膜,使其发挥更强作用,促进神经再生和恢复创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第29页3细胞生长因子NGF是神经营养因子(neurotrophicfactor,NTF)家庭中组员之一。其经过与高亲和力受体trkA结合而被开启。碱性成纤维细胞生长因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF):bFGF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含有主要作用,可促进SCI后脊髓再生。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第30页可能作用机制：

①促进轴突生长

②保护断端神经细胞和后根节细胞

③抑制脂质过氧化反应保护伤髓④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、坏死商品“金路捷”—注射用鼠神经生长因子“恩经复”—注射用神经生长因子冻干粉针剂创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第31页

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钙离子通道阻滞剂急性SCI后受损部位脊髓组织内Ca2+含量显著增加,而细胞外Ca2+在伤后2～5min呈现显著而连续降低。钙通道阻断剂作用于微循环血管系统,减轻损伤介导血管痉挛,改进损伤后脊髓血流。有些人使用尼莫地平0.05mg/Kg,为降低其对循环影响，联用血管收缩药品，使血压维持在13-16kPa左右。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第32页

5抗氧化剂维生素C:VitC兼有抗炎及抗氧化作用,其分子量较小能直接进入细胞内,直接或间接去除氧自由基,阻断脂质过氧化反应,VitC还能经过恢复VitE活性发挥抗氧化作用。

6阿片受体拮抗剂

SCI后受损脊髓组织局部释放内源性鸦片肽强啡肽经过K亚型脂质受体造成微循环血流量降低,加重SCI后脊髓继发性损伤。内源性鸦片拮抗剂有纳络酮、甲状腺激素释放激素(TRH),能增加脊髓血流量,升高血压,维持离子平衡,降低脊髓组织出血坏死从而实现其保护神经作用。

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7其它β-七叶皂甙钠β-七叶皂甙钠能改进损伤脊髓组织中淋巴循环和血液循环,逆转电解质紊乱及失调,抑制炎症反应,降低氧自由基和脂质过氧化作用,保护脊髓神经细胞亚微结构,促进神经功效恢复。促红细胞生成素(EPO)促红细胞生成素在脊髓缺血性损伤及再灌注损伤中,能够经过血-脊髓屏障,抑制细胞凋亡,抑制氨基酸兴奋毒性,抑制炎症,改进神经功效。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第34页对并发症治疗1低钠血症低钠血症是脊柱脊髓损伤患者尤其是高位颈脊髓损伤患者早期常见并发症。其发生率为45﹪～100﹪。发生机制尚不完全清楚，普通认为属中枢性低钠血症范围，中枢性低钠血症是尿稀释功效受损后表现为逐步加重低血钠和高尿钠表现，包含脑性耗盐综合征（cerebralsaltwastingsyndrome,CSWS）和抗利尿激素分泌异常综合征（syndromeofinappropriateantidiuretichormone,SIADH）。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第35页治疗：有临床研究证实，脊髓损伤后低钠血症多为SIADH，所以治疗主要针对SIADH进行，

SIADH是指中枢神经系统受损后刺激下丘脑-神经垂体轴兴奋，引发抗利尿激素（ADH）过度释放，水潴留，造成高血容量低钠血症。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第36页SIADH治疗主要是限制液体入量，限水同时适当补钠，补钠时严密监测血钠改变，因为SIADH引发低钠时使细胞内钠外移，神经细胞水肿，当大量快速补钠时，神经细胞内钠离子不能很快恢复，引发神经细胞脱水甚至神经鞘断裂，出现脱髓鞘改变。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第37页2高钙血症研究表明：SCI后高钙血症发生率达10﹪～23﹪，尤以青少年和年轻男性多见。机制：1.SCI后骨代谢是以破骨细胞骨吸收增强为主。

2.SCI后肌肉收缩对骨应力作用消失，神经对骨营养作用消失。

3.钙调整激素改变引发骨吸收增强。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第38页对机体影响：

1.高钙血症可使心律不齐，窦性停搏和房室传导阻滞，心电图可表现Q-T间期缩短，ST段下降。

2.肾钙从容，钙在集合管和袢升支从容，从而降低肾脏浓缩能力，造成脱水、肾血流量降低，肾小球滤过率降低，从而使肾小管对钠钙吸收增多。甚至可能发展为肾衰。

3.头痛、肌痛、口渴、多尿、或有意识含糊、昏睡等全身症状。创伤性脊髓损伤机制研究和治疗进展第39页治疗：

1.vitC可增加泌尿系统草酸盐浓集和草酸钙结石发病率。噻嗪类利尿剂可能升高血钙，应防止使用。

2.水化治疗，