創(chuàng)傷性脊髓損傷機(jī)制研究及治療進(jìn)展

創(chuàng)傷性脊髓損傷機(jī)制研究及治療進(jìn)展鐘濤2005.4.20

BACKGROUND

創(chuàng)傷性脊髓損傷（traumaticspinalcordinjury）原因：（Americansyearly）1.槍傷等暴力事件-26%2.交通事故-38%3.體育事故-7%4.高空墜落-22%5.其它脊髓損傷分型美國(guó)脊髓損傷協(xié)會(huì)（AmericanSpinalCordInjuryAssociationASIA）根據(jù)神經(jīng)功能喪失程度分為4型：A型：損傷節(jié)段以下感覺和運(yùn)動(dòng)功能完全喪失B型：有感覺但無運(yùn)動(dòng)功能C型：有運(yùn)動(dòng)但肌力<3級(jí)D型：肌力≥3級(jí)統(tǒng)計(jì)50%的頸段脊髓損傷和75%的胸段脊髓損傷為A型32%的頸段脊髓損傷和65%的L1-L5腰段脊髓損傷為D型8%的脊髓損傷（各節(jié)段）為B型創(chuàng)傷性脊髓損傷機(jī)制的研究

（動(dòng)物實(shí)驗(yàn)）機(jī)械損傷，主要為剪切力和扭力作用造成軸索離斷。供血血管斷裂及周圍血管自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的喪失，導(dǎo)致脊髓缺血、缺氧，及再灌注損傷。谷氨酸鹽等神經(jīng)毒性物質(zhì)胞膜破裂后產(chǎn)生的自由基細(xì)胞延遲性死亡（促凋亡）損傷早期及隨后的炎性反應(yīng)急性脊髓損傷與基因表達(dá)

隨著分子生物學(xué)特別是基因?qū)W技術(shù)的不斷發(fā)展,許多實(shí)驗(yàn)室利用免疫組化法、原位雜交技術(shù)、PCR技術(shù)和基因芯片等技術(shù)方法已經(jīng)證實(shí),在急性脊髓損傷后,有多個(gè)基因家族的近200個(gè)基因的表達(dá)和調(diào)控發(fā)生變化。相關(guān)基因細(xì)胞凋亡相關(guān)基因1

bcl-2(B-celllymphoma/leukemia-2,B細(xì)胞淋巴瘤/白血病基因家族-2,也稱bcl-2基因家族,細(xì)胞凋亡相關(guān)基因族)，bcl-2是通過阻斷細(xì)胞凋亡信號(hào)傳遞系統(tǒng)的最后通路抑制細(xì)胞凋亡。2Bax表達(dá)上調(diào)啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序，文獻(xiàn)報(bào)道,在急性脊髓損傷后,脊髓損傷區(qū)內(nèi)bcl-2及bcl-XI表達(dá)明顯地下調(diào),且bcl-2/Bax及bcl-XI/Bax蛋白比值降低。

3p53基因,中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后，p53-mRNA及p53蛋白主要存在于損傷區(qū)域灰質(zhì)前角的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)內(nèi)以及白質(zhì)外側(cè)索的神經(jīng)膠質(zhì)內(nèi)。p53蛋白的堆積,促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡

4Caspases(半胱氨酸蛋白酶基因家族),脊髓損傷后Caspases-1、3的表達(dá)迅速上調(diào)數(shù)倍,且上調(diào)的時(shí)相與細(xì)胞發(fā)生凋亡的時(shí)間一致。

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Calpain(鈣激活中性蛋白酶),在脊髓損傷后1～4h開始其表達(dá)上調(diào),24～48h達(dá)高峰。其表達(dá)主要位于損傷灶及其鄰區(qū)脊髓的星形膠質(zhì)細(xì)胞中。

6與神經(jīng)元凋亡有關(guān)的其他基因：

①Fas和FasL:Fas是TNF的受體,而FasL是該受體的配體,是TNF家族的細(xì)胞表面分子。在傷害性刺激作用下,Fas和FasL表達(dá)上調(diào)，觸發(fā)細(xì)胞凋亡。②c-myc和B-myc:是原癌基因myc家族的成員,其表達(dá)產(chǎn)物myc蛋白可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和增殖。

③c-jun和c-fos:是即早基因,也屬于原癌基因,是調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)、發(fā)育和分化的基因。研究表明,脊髓損傷和/或神經(jīng)元凋亡時(shí),常常伴有此二基因表達(dá)的上調(diào)。

④CD95-L(CD95編碼基因標(biāo)記物):在興奮性神經(jīng)毒性急性損傷后2周,CD95-L的表達(dá)上調(diào)約3倍,但是從第3周開始則下調(diào)。⑤NAIP和IAP:NAIP和IAP為凋亡抑制基因,抑制由Caspases引起的細(xì)胞凋亡。在脊髓損傷后IAP家庭成員XIAP,cIAP-1,和cIAP-2表達(dá)上調(diào),其中XIAP表達(dá)上調(diào)出現(xiàn)在Caspases表達(dá)下降的階段,而cIAP-1和cIAP-2在脊髓損傷早期階段呈持續(xù)的高表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子和即早基因

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NF-kB和AP-1

NF-kB即胞核因子kB,也稱轉(zhuǎn)錄因子kB，AP-1即激活物蛋白1，在脊髓損傷后,NF-kB和AP-1的表達(dá)上調(diào)。

2c-fos、Fra-1和P-jun-B在脊髓損傷后,c-fos、Fra-1和P-jun-B的表達(dá)上調(diào),也可以激活炎癥前反應(yīng)因子和/或炎癥前反應(yīng)基因的表達(dá)。

3NGFI-A(nervegrowthfactor2inducedgeneA)即神經(jīng)生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)性基因A。脊髓損傷后,它們的表達(dá)上調(diào)。

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NGFI-B即神經(jīng)生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)性基因B。在脊髓損傷后,NGFI-B表達(dá)的上調(diào)可以使酪氨酸羥化酶的表達(dá)上調(diào),這在一定的程度上,有助于神經(jīng)元的保護(hù)作用。5Silencerfactor-B(沉默子因子B)屬于轉(zhuǎn)錄因子。在脊髓損傷后Silencerfactor-B表達(dá)上調(diào)可以導(dǎo)致谷胱甘肽的降解。

6IRF-1(干擾素調(diào)節(jié)因子1)它通過調(diào)節(jié)炎性過程和凋亡,影響缺血引起的神經(jīng)元損傷。脊髓損傷后,該基因表達(dá)上調(diào)可能對(duì)受損神經(jīng)元具有保護(hù)作用。

7即早基因c-jun和c-fos

c-jun和c-fos基因表達(dá)物可以形成二聚體復(fù)合物，這種復(fù)合物就是轉(zhuǎn)錄因子AP-1(activa-torprotein1)，脊髓損傷的早期c-jun表達(dá)的上調(diào),幾乎與神經(jīng)組織早期的潰變同步，脊髓損傷15d后,是c-jun基因表達(dá)的第二個(gè)高峰,這可能提示該基因與神經(jīng)元的修復(fù)再生有一定的關(guān)系。

HSP基因(hotshockprotein,熱休克蛋白)該基因家族包括HSP70、HSP60、HSP90和低分子量HSP4個(gè)亞族。HSP70和HSP32在脊髓損傷后表達(dá)上調(diào)，它們充當(dāng)了分子伴侶的角色,提高了細(xì)胞存活的能力。與炎癥有關(guān)的基因

1白細(xì)胞介素(IL)是一個(gè)龐大的細(xì)胞因子家族,其中IL-1、6是炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子,IL-1包括IL-1α和IL-1β。IL-1α和IL-1β及其表達(dá)產(chǎn)物在脊髓損傷后增高,損傷后24h高峰。

2腱生蛋白(tenascins,肌腱蛋白)，在脊髓損傷后tenascin-C、X、R和/J1的表達(dá)均上調(diào),并以其特殊的表達(dá)方式參與創(chuàng)傷性炎性過程,可能與神經(jīng)組織的再生和修復(fù)有關(guān)。

3趨化因子家族(chemokinefamily)，趨化因子家族(細(xì)胞活素)成員有選擇性表達(dá),在一定的程度上反映出,脊髓損傷后白細(xì)胞重復(fù)循環(huán)的一種炎癥過程。

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，。脊髓損傷后早期,iNOS及表達(dá)產(chǎn)物增加,由iNOS誘導(dǎo)產(chǎn)生的NO通過細(xì)胞凋亡的方式,在消除脊髓損傷灶內(nèi)的損傷細(xì)胞過程中,擔(dān)任一個(gè)重要的角色,同時(shí)在繼發(fā)性脊髓損害過程中,也起著重要的作用。

5細(xì)胞色素c氧化酶基因族(Cox)和OX-42和OX-6等這些基因在脊髓損傷后均上調(diào)。有關(guān)治療的一些實(shí)驗(yàn)研究

（動(dòng)物實(shí)驗(yàn)）目前的實(shí)驗(yàn)研究主要集中在干預(yù)損傷發(fā)生后幾小時(shí)或幾天內(nèi)的病生理級(jí)聯(lián)反應(yīng)，缺血、缺氧、基因表達(dá)改變、炎性反應(yīng)、細(xì)胞壞死及凋亡等過程。目前的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果大多是在嚙齒類動(dòng)物身上進(jìn)行的，有實(shí)驗(yàn)證實(shí)大鼠的脊髓在損傷后有相當(dāng)?shù)淖晕一謴?fù)功能，這一點(diǎn)已引起很多研究者的重視。1某些影響離子通道的藥物。主要為鈣離子通道阻滯劑2谷氨酸受體拮抗劑和NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）受體抑制劑（美沙酮、氯胺酮、MK-801等)，AMPA（α-氨基羥甲基惡唑丙酸）受體拮抗劑3抗氧化劑和膜穩(wěn)定劑，褪黑激素(melatonin)、慢心律(mexiletine)、4CASPASE(半胱氨酸蛋白酶)抑制劑影響凋亡5神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，諸如腦源性神經(jīng)因子（brain-derivedneurotrophicfactorBDNF）促再生6一氧化氮合酶抑制劑-亞硝基左旋精氨酸甲酯(L-NAME)減少細(xì)胞死亡7一些影響炎癥進(jìn)程的細(xì)胞因子和影響血腦屏障功能的蛋白水解酶的抑制劑，例如基質(zhì)金屬蛋白9（matrixmetalloproteinase-9）和美滿霉素（minocycline）8對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活化的調(diào)節(jié)劑，影響神經(jīng)脫髓鞘作用和相關(guān)炎性機(jī)制臨床治療手術(shù)治療復(fù)位和減壓脊柱內(nèi)固定手術(shù)移植-促進(jìn)損傷脊髓再生修復(fù)，包括神經(jīng)細(xì)胞移植、周圍神經(jīng)組織移植和胚胎中樞神經(jīng)組織移植。移植方法多數(shù)沿用腦內(nèi)移植的技術(shù),即采用細(xì)胞混懸液立體定向注射法,或胚胎組織塊直接埋入法，研究中。

高壓氧(HBO)治療許多實(shí)驗(yàn)研究表明,ASCI的特征性病理變化為脊髓缺血、缺氧。應(yīng)用HBO治療可阻止或減輕脊髓損傷的病理變化,有利于脊髓功能恢復(fù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者總結(jié)以上基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床治療經(jīng)驗(yàn)后提出了HBO對(duì)外傷性SCI治療的原則:①治療時(shí)機(jī)愈早愈好,以傷后6h內(nèi)為治療黃金時(shí)機(jī);②壓強(qiáng)一般限于2ATA;③一般以每次2h為安全有效時(shí)限;④療程一般以每日2次或3次為宜。實(shí)際操作中的問題：

1SCI的治療窗較短，許多治療措施均須盡早進(jìn)行，HBO將影響其它治療。

2HBO治療的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中可能出現(xiàn)二次脊髓損傷。藥物治療

1激素的應(yīng)用

甲基強(qiáng)的松龍(methyprednisolone,MP)是一種合成的中效糖皮質(zhì)激素。唯一被美國(guó)聯(lián)邦食品藥品管理局(FoodDrugAdministration,FDA)批準(zhǔn)的治療SCI藥物。美國(guó)1979、1985年二次全國(guó)急性脊髓損傷研究(Natonalacutespinalcordinjurystudy,NASCIS)表明,在SCI早期(傷后8h內(nèi))給予大劑量MP(30mg/kg,iv,之后5.4mg/kg/h,iv,23h)能明顯改善SCI患者的運(yùn)動(dòng)、感覺功能。

第三次NASCIS(1997)研究則證明SCI后3h內(nèi)用MP者宜使用24h,3-8h內(nèi)給MP者宜持續(xù)使用48h，現(xiàn)在美國(guó)已將MP做為急性脊髓損傷的常規(guī)治療,患者至急診室即開始用藥。但國(guó)內(nèi)的情況與國(guó)外有所不同，一方面,傷者入院大多在8h以后,失去用MP的機(jī)會(huì);另一方面,傷者的經(jīng)濟(jì)情況等限制了MP的應(yīng)用。在者,激素沖擊治療的副作用不容忽視。

MP血漿半衰期為2.5h,生物半衰期為12-36h,經(jīng)肝臟代謝,其產(chǎn)物以葡萄糖醛酸鹽、硫酸鹽、非結(jié)合型化合物形式自尿中排出。經(jīng)肝臟代謝后的游離類固醇可通過血腦屏障。作用機(jī)制①抑制炎癥反應(yīng)②減輕水腫③抑制血管活性、前列腺素活性,增加脊髓血流量④抑制氧自由基及脂質(zhì)過氧化反應(yīng),穩(wěn)定細(xì)胞膜和溶酶體膜⑤逆轉(zhuǎn)細(xì)胞內(nèi)Ca2+聚集⑥增加Na+-K+依賴式ATP酶的活性,增大靜息電位和脊髓運(yùn)動(dòng)纖維的興奮性,促進(jìn)脊髓沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)

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神經(jīng)節(jié)苷酯神經(jīng)節(jié)苷酯(gan-glioside,Gg)是廣泛存在于哺乳類動(dòng)物細(xì)胞膜上含糖酯的唾液酸,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)含量特別高。目前從哺乳類動(dòng)物細(xì)胞膜上提取的Gg有70余種,主要用于脊髓損傷治療的大多是GM1。1996年我國(guó)引進(jìn)了GM1，廣泛應(yīng)用于治療中樞神經(jīng)病變。當(dāng)時(shí)的GM1是由巴西TrbPharma藥廠生產(chǎn)、從牛腦提取。為了杜絕瘋牛癥的潛在危險(xiǎn)，1999年重新申請(qǐng)并獲準(zhǔn)進(jìn)口阿根廷TrbPharma藥廠生產(chǎn)、從豬腦提取GM1，商品名為施捷因。推薦劑量：急性期每日100mg，2-3周后改為每日20-40mg，維持6周。病情嚴(yán)重者可適當(dāng)增加劑量及延長(zhǎng)療程。可能作用機(jī)制：①穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能②降低興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性③抑制一氧化氮合成酶,減少過量一氧化氮的生成④調(diào)節(jié)神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF），為其發(fā)揮作用提供良好的環(huán)境,并可能與NGF結(jié)合或直接作用于細(xì)胞膜,使其發(fā)揮更強(qiáng)的作用,促進(jìn)神經(jīng)再生和恢復(fù)3細(xì)胞生長(zhǎng)因子NGF是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(neurotrophicfactor,NTF)家庭中成員之一。其通過與高親和力受體trkA結(jié)合而被啟動(dòng)。堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF):bFGF在機(jī)體胚胎發(fā)育,血管形成,創(chuàng)傷愈合及神經(jīng)系統(tǒng)生長(zhǎng)發(fā)育中具有重要作用,可促進(jìn)SCI后脊髓再生?？赡茏饔脵C(jī)制：

①促進(jìn)軸突生長(zhǎng)

②保護(hù)斷端神經(jīng)細(xì)胞和后根節(jié)細(xì)胞

③抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)保護(hù)傷髓④減輕傷髓水腫,抑制鈣離子水平上升及鎂離子下降,減輕出血、壞死商品“金路捷”—注射用鼠神經(jīng)生長(zhǎng)因子“恩經(jīng)復(fù)”—注射用神經(jīng)生長(zhǎng)因子凍干粉針劑

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鈣離子通道阻滯劑急性SCI后受損部位脊髓組織內(nèi)Ca2+含量明顯增加,而細(xì)胞外Ca2+在傷后2～5min呈現(xiàn)明顯而持續(xù)的降低。鈣通道阻斷劑作用于微循環(huán)血管系統(tǒng),減輕損傷介導(dǎo)的血管痙攣,改善損傷后脊髓血流。有人使用尼莫地平0.05mg/Kg,為減少其對(duì)循環(huán)的影響，聯(lián)用血管收縮藥物，使血壓維持在13-16kPa左右。

5抗氧化劑維生素C:VitC兼有抗炎及抗氧化作用,其分子量較小能直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),直接或間接清除氧自由基,阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng),VitC還能通過恢復(fù)VitE的活性發(fā)揮抗氧化作用。

6阿片受體拮抗劑

SCI后受損脊髓組織局部釋放內(nèi)源性鴉片肽強(qiáng)啡肽通過K亞型脂質(zhì)受體導(dǎo)致微循環(huán)血流量減少,加重SCI后脊髓的繼發(fā)性損傷。內(nèi)源性鴉片拮抗劑有納絡(luò)酮、甲狀腺激素釋放激素(TRH),能增加脊髓血流量,升高血壓,維持離子平衡,減少脊髓組織出血壞死從而實(shí)現(xiàn)其保護(hù)神經(jīng)作用。

7其它β-七葉皂甙鈉β-七葉皂甙鈉能改善損傷脊髓的組織中淋巴循環(huán)和血液循環(huán),逆轉(zhuǎn)電解質(zhì)紊亂及失調(diào),抑制炎癥反應(yīng),減少氧自由基和脂質(zhì)過氧化的作用,保護(hù)脊髓神經(jīng)細(xì)胞的亞微結(jié)構(gòu),促進(jìn)神經(jīng)功能恢復(fù)。促紅細(xì)胞生成素(EPO)促紅細(xì)胞生成素在脊髓缺血性損傷及再灌注損傷中,能夠通過血-脊髓屏障,抑制細(xì)胞凋亡,抑制氨基酸興奮毒性,抑制炎癥,改善神經(jīng)功能。對(duì)并發(fā)癥的治療1低鈉血癥低鈉血癥是脊柱脊髓損傷患者尤其是高位頸脊髓損傷患者早期常見的并發(fā)癥。其發(fā)生率為45﹪～100﹪。發(fā)生機(jī)制尚不完全清楚，一般認(rèn)為屬中樞性低鈉血癥范疇，中樞性低鈉血癥是尿稀釋功能受損后表現(xiàn)為逐漸加重的低血鈉和高尿鈉表現(xiàn)，包括腦性耗鹽綜合征（cerebralsaltwastingsyndrome,CSWS）和抗利尿激素分泌異常綜合征（syndromeofinappropriateantidiuretichormone,SIADH）。治療：有臨床研究證實(shí)，脊髓損傷后低鈉血癥多為SIADH，因此治療主要針對(duì)SIADH進(jìn)行，

SIADH是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損后刺激下丘腦-神經(jīng)垂體軸興奮，引起抗利尿激素（ADH）過度釋放，水潴留，導(dǎo)致高血容量低鈉血癥。SIADH的治療主要是限制液體入量，限水同時(shí)適當(dāng)補(bǔ)鈉，補(bǔ)鈉時(shí)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)血鈉變化，因?yàn)镾IADH引起低鈉時(shí)使細(xì)胞內(nèi)鈉外移，神經(jīng)細(xì)胞水腫，當(dāng)大量快速補(bǔ)鈉時(shí)，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的鈉離子不能很快恢復(fù)，引起神經(jīng)細(xì)胞脫水甚至神經(jīng)鞘斷裂，出現(xiàn)脫髓鞘改變。2高鈣血癥研究表明：SCI后高鈣血癥的發(fā)生率達(dá)10﹪～23﹪，尤以青少年和年輕男性多見。機(jī)制：1.SCI后骨代謝是以破骨細(xì)胞骨吸收增強(qiáng)為主。

2.SCI后肌肉收縮對(duì)骨的應(yīng)力作用消失，神經(jīng)對(duì)骨的營(yíng)養(yǎng)作用消失。

3.鈣調(diào)節(jié)激素的變化引起骨吸收增強(qiáng)。對(duì)機(jī)體的影響：

1.高鈣血癥可使心律不齊，竇性停搏和房室傳導(dǎo)阻滯，心電圖可表現(xiàn)Q-T間期縮短，ST段下降。

2.腎鈣沉著，鈣在集合管和袢升支沉著，從而減少腎臟濃縮能力，導(dǎo)致脫水、腎血流量降低，腎小球?yàn)V過率降低，從而使腎小管對(duì)鈉鈣的吸收增多。甚至可能發(fā)展為腎衰。

3.頭痛、肌痛、口渴、多尿、或有意識(shí)模糊、昏睡等全身癥狀。治療：

1.vitC可增加泌尿系統(tǒng)草酸鹽濃集和草酸鈣結(jié)石的發(fā)病率。噻嗪類利尿劑可能升高血鈣，應(yīng)避免使用。

2.水化治療，通過補(bǔ)液恢復(fù)有效血容量，糾正腎前性氮質(zhì)血癥，同時(shí)減少其它藥物對(duì)腎臟的毒性，加快血鈣從尿中排出。

3.降鈣素+甲強(qiáng)，降鈣素+依替磷酸鈉，或單用二磷酸鹽類藥物（依替磷酸鈉、帕屈磷酸二鈉等）3胃腸道功能障礙脊髓損傷對(duì)腸道神經(jīng)系統(tǒng)的影響可使腸蠕動(dòng)、肛門括約肌功能及肛門反射、直腸感覺、排便協(xié)調(diào)性等發(fā)生改變,因而脊髓損傷患者神經(jīng)原性腸道功能障礙(neurogenicboweldysfunction)發(fā)生率較高,出現(xiàn)便秘、腹脹、大便失禁、排便耗時(shí)延長(zhǎng)、飲食受限等一系列問題。其確切的發(fā)病機(jī)制至今尚未完全清楚,可能與交感神經(jīng)過度興奮有關(guān)。脊髓損傷后,由于骶髓的副交感神經(jīng)排便中樞與高級(jí)中樞的聯(lián)系中斷,排便活動(dòng)(包括運(yùn)動(dòng)和感覺)失去大腦控制,交感、副交感神經(jīng)系統(tǒng)之間的平衡被破壞,引起肛門直腸功能障礙,部分患者肛門括約肌張力增高,引起排便和排氣障礙;另一方面,交感神經(jīng)功能相對(duì)增強(qiáng)甚至亢進(jìn),加重自主神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)失衡,從而導(dǎo)致胃腸道功能障礙，甚至出現(xiàn)麻痹性腸梗阻。