11 腦損傷修復(fù)與再生

神經(jīng)系統(tǒng)損傷普遍性治療的艱巨性2021/12/2111腦損傷修復(fù)與再生張吉強(qiáng)神經(jīng)生物教研室Tel:752232E-mail:第十一章神經(jīng)損傷與再生

NerveInjuryandRegeneration2021/12/2211腦損傷修復(fù)與再生神經(jīng)損傷后神經(jīng)元胞體反應(yīng)外周神經(jīng)損傷后軸突潰變與再生膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后再生困難的原因中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后的修復(fù)策略軸突損傷后影響神經(jīng)元死亡或存活的因素神經(jīng)干細(xì)胞在脊髓損傷修復(fù)中的應(yīng)用前景掌握理解了解教學(xué)目標(biāo)與要求2021/12/2311腦損傷修復(fù)與再生2006級(jí)臨床醫(yī)學(xué)八年制神經(jīng)損傷后神經(jīng)元胞體及軸突的反應(yīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的影響膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)再生的影響教學(xué)對(duì)象：教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：2021/12/2411腦損傷修復(fù)與再生使用教材：《醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)》，阮懷珍、蔡文琴主編參考資料：《神經(jīng)生物學(xué)---從神經(jīng)元到腦》，楊雄里等譯《神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)》，李繼碩主編網(wǎng)絡(luò)信息資源：1.教研室網(wǎng)站2.軍隊(duì)院校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)2021/12/2511腦損傷修復(fù)與再生Contents一、PNS損傷后的胞體反應(yīng)二、軸突對(duì)損傷的反應(yīng)三、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷四、神經(jīng)再生五、膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)CNS再生的影響六、脊髓損傷的治療策略2021/12/2611腦損傷修復(fù)與再生神經(jīng)系統(tǒng)損傷后：受損軸突遠(yuǎn)端發(fā)生潰變近端軸突發(fā)芽損傷區(qū)周圍的膠質(zhì)細(xì)胞增多巨噬細(xì)胞向損傷處遷移神經(jīng)元形態(tài)、生化及代謝變化…………Overview：基本的損傷反應(yīng)2021/12/2711腦損傷修復(fù)與再生（一）軸突損傷后神經(jīng)元

形態(tài)和功能的改變一、PNS損傷后的胞體反應(yīng)2021/12/2811腦損傷修復(fù)與再生1.形態(tài)學(xué)改變急性期反應(yīng)特征：(CNS、PNS相似)(逆行性反應(yīng)-虎斑溶解)*尼氏體分散、消失*染色質(zhì)溶解*細(xì)胞核偏移*細(xì)胞體腫脹*突觸末梢的減少……normalinjured2021/12/2911腦損傷修復(fù)與再生（1）神經(jīng)元化學(xué)標(biāo)志物的變化氧代謝率升高，代謝酶上調(diào)微管相關(guān)蛋白(MAP)、生長相關(guān)蛋白(GAP-43)和P75NTR表達(dá)增多神經(jīng)肽、神經(jīng)遞質(zhì)、酶的表達(dá)變化

甘丙肽（galanin）、血管活性腸肽（VIP）P物質(zhì)（SP）、神經(jīng)肽Y（NPY）、膽堿乙?；?021/12/21011腦損傷修復(fù)與再生（2）電生理學(xué)變化大多數(shù)軸突損傷的神經(jīng)元-電活動(dòng)的增強(qiáng)，再生恢復(fù)2021/12/21111腦損傷修復(fù)與再生2.軸突損傷后影響神經(jīng)元死亡或存活的因素多數(shù)情況下，具有共同的形態(tài)、功能、投射或發(fā)育特征的神經(jīng)元軸突損傷后有相似的胞體反應(yīng)（1）神經(jīng)元類型2021/12/21211腦損傷修復(fù)與再生（2）動(dòng)物的年齡相同的神經(jīng)元群在動(dòng)物的不同年齡段對(duì)軸突損傷的反應(yīng)性不相同出生后早期幾天是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的易損期AdultBaby2021/12/21311腦損傷修復(fù)與再生（3）軸突延伸的環(huán)境外周神經(jīng)軸突損傷后神經(jīng)元多存活，條件適宜時(shí)神經(jīng)可以再生成年動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元軸突損傷后神經(jīng)元常死亡2021/12/21411腦損傷修復(fù)與再生（4）從損傷區(qū)到神經(jīng)元胞體的距離軸突損傷部位與神經(jīng)元胞體間的距離:損傷部位越靠近胞體，變性壞死的神經(jīng)元越多，變性的速度越快神經(jīng)軸突的側(cè)支的位置與數(shù)量:脊髓損傷后損傷軸突的逆行變性止于軸突的第一個(gè)有效側(cè)支，當(dāng)該軸突無有效側(cè)支時(shí)，變性繼續(xù)到神經(jīng)元胞體2021/12/21511腦損傷修復(fù)與再生（5）神經(jīng)元興奮性神經(jīng)元保持適宜的興奮性，可促進(jìn)其在軸突損傷后的存活在藥物誘發(fā)的低血鈉條件下，軸突切斷后幾乎所有的加壓素類神經(jīng)元均死亡，提示降低神經(jīng)元的活動(dòng)性可能加重神經(jīng)元對(duì)軸突損傷后神經(jīng)元死亡的易感性。2021/12/21611腦損傷修復(fù)與再生二、神經(jīng)軸突對(duì)損傷的反應(yīng)

Degeneration：軸突潰變

2021/12/21711腦損傷修復(fù)與再生IntactaxonsinPNSandCNS2021/12/21811腦損傷修復(fù)與再生1.損傷遠(yuǎn)端軸突反應(yīng)—瓦勒氏(Waller)變性軸突變性髓鞘的崩解、分離；脂滴球周圍的細(xì)胞吞噬：Ast.Microglia,Macrophage3-10Days清凈Waller在距今150年前，首次發(fā)現(xiàn)和記錄2021/12/21911腦損傷修復(fù)與再生（1）數(shù)個(gè)鞘髓郎飛氏結(jié)崩解（2）近端軸突的斷端壞死，出芽，生長錐形成（3）吞噬細(xì)胞吞噬消化殘留的壞死軸突2.損傷近端軸突反應(yīng)2021/12/22011腦損傷修復(fù)與再生神經(jīng)絲(neurofilament)血影蛋白(spectrin)微管相關(guān)蛋白（MAPs）其它細(xì)胞骨架成分崩解鈣依賴性蛋白酶(calpain)3.損傷后軸突細(xì)胞骨架的變化軸突斷端鈣內(nèi)流激活蛋白酶，使軸突骨架去組裝2021/12/22111腦損傷修復(fù)與再生三、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷Brainandspinalcordinjury腦創(chuàng)傷(Braindamage)炎癥(Inflammation)缺血、缺氧所致?lián)p傷(HypohemiaandHypoxiainjury)基本病變特征胞體：腫脹、虎斑溶介，核偏位，死亡或復(fù)蘇WallerdegenerationMacrophage增殖、吞噬、清除2021/12/22211腦損傷修復(fù)與再生清除慢，>2w2021/12/22311腦損傷修復(fù)與再生Olig.Ast.膠質(zhì)瘢痕2021/12/22411腦損傷修復(fù)與再生（1）髓鞘形成細(xì)胞不同：雪旺氏細(xì)胞vs少突膠質(zhì)細(xì)胞（2）CNS中巨噬細(xì)胞的募集及清除作用不及PNS（3）CNS中小膠質(zhì)細(xì)胞向吞噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變的延遲（4）跨神經(jīng)元變性（5）繼發(fā)性CNS損傷(Secondaryinjury)1、軸突損傷反應(yīng)中樞與外周的差異2021/12/22511腦損傷修復(fù)與再生2、跨神經(jīng)元變性周圍神經(jīng)元變性僅限于受損神經(jīng)元，不累及下一個(gè)神經(jīng)元；而CNS受損可跨越突觸引起與之接觸的下一個(gè)神經(jīng)元變性。稱為跨神經(jīng)元或跨突觸變性（TransynapticDegeneration）順行性跨神經(jīng)元變性逆行性跨神經(jīng)元變性損害中樞神經(jīng)元軸突受損后的跨神經(jīng)元變性2021/12/22611腦損傷修復(fù)與再生3、CNS繼發(fā)性損傷—延遲性軸突損傷半影區(qū)CentreRegion半影區(qū)(Penumbrazone)缺血半影區(qū)（缺血半暗帶

）：位于中心不可逆梗死灶周圍經(jīng)過再灌注可以恢復(fù)正常的腦缺血區(qū)域2021/12/22711腦損傷修復(fù)與再生4、軸突損傷引起的神經(jīng)元分子轉(zhuǎn)導(dǎo)變化（1）靶源性物質(zhì)的喪失靶源性生長因子提供逆行性信號(hào)喪失（2）軸突損傷區(qū)大分子物質(zhì)的逆行性轉(zhuǎn)運(yùn)

軸突損傷區(qū)新的大分子物質(zhì)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)是引起神

經(jīng)元胞體變化的原因（3）損傷局部非神經(jīng)元細(xì)胞信號(hào)

反應(yīng)性膠質(zhì)細(xì)胞可產(chǎn)生不同類型的生長因子和

細(xì)胞因子2021/12/22811腦損傷修復(fù)與再生Summaryofthe1stPartInjurycauseddegenerationoftheCNSandPNSCellbody：核偏位虎斑溶解-axonalreaction蛋白質(zhì)、酶↑電活動(dòng)增強(qiáng)Axon:Degeneration Walleriandegeneration Changesofcytoskeleton

近端、遠(yuǎn)端區(qū)別;PNS、CNS區(qū)別2021/12/22911腦損傷修復(fù)與再生四、神經(jīng)再生NerveRegenerationQuestions：神經(jīng)能否再生？PNS與CNS再生有何區(qū)別？如何促進(jìn)CNS再生？2021/12/23011腦損傷修復(fù)與再生（一）周圍神經(jīng)再生PNSregeneration雪旺細(xì)胞增殖形成Büngner帶，誘導(dǎo)和支持著再生新芽的發(fā)生和生長并將之引向靶結(jié)構(gòu)。2021/12/23111腦損傷修復(fù)與再生周圍神經(jīng)再生RegenerationBungnerzone保持神經(jīng)膜細(xì)胞基板完整性，間距小于1cm,2-4mm/Day2021/12/23211腦損傷修復(fù)與再生（二）中樞神經(jīng)再生CNSregeneration？CNS

vs

PNS2021/12/23311腦損傷修復(fù)與再生中樞神經(jīng)系統(tǒng)周圍神經(jīng)系統(tǒng)雪旺細(xì)胞小膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、星型膠質(zhì)細(xì)胞2021/12/23411腦損傷修復(fù)與再生CNS再生困難的原因：成髓鞘細(xì)胞為少突膠質(zhì)細(xì)胞；神經(jīng)纖維無基膜包裹；小膠質(zhì)細(xì)胞清除作用較慢；膠質(zhì)瘢痕形成2021/12/23511腦損傷修復(fù)與再生五、膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)CNS再生的影響（一）少突膠質(zhì)細(xì)胞

髓鞘與再生抑制性物質(zhì)2021/12/23611腦損傷修復(fù)與再生少突膠質(zhì)前體細(xì)胞（OPC）OligodendrocyteProgenitorCell少突膠質(zhì)細(xì)胞，CNS成髓鞘細(xì)胞2021/12/23711腦損傷修復(fù)與再生CNS髓鞘中存在再生抑制性物質(zhì)髓鞘相關(guān)蛋白Myelin-AssociatedGlycoprotein，MAGNogo少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘糖蛋白Oligodendrocyte-MyelinGlycoprotein，OMgp少突膠質(zhì)細(xì)胞抑制性分子2021/12/23811腦損傷修復(fù)與再生Nogo的特點(diǎn)（1）Nogo分子有三個(gè)亞型：NgA、NgB、NgC（2）各亞型C末端高度相似，含有66個(gè)氨基酸殘基組成的親水環(huán)狀片段Nogo-66（3）Nogo-A的N末端特殊，即amino-NogoNogo-66amino-Nogo具有抑制神經(jīng)元突起生長的作用2021/12/23911腦損傷修復(fù)與再生Nogo分子作用機(jī)理Nogo分子在少突膠質(zhì)細(xì)胞膜上的存在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將不同的抑制活性結(jié)構(gòu)域暴露，與相同或不同的受體分子識(shí)別，通過一條或多條途徑傳遞抑制信號(hào)。信號(hào)傳遞的重要分子NgR、LINGO-1、p75NTR、Rho-GDI……2021/12/24011腦損傷修復(fù)與再生AntibodyTreatment:IN-1……2021/12/24111腦損傷修復(fù)與再生（二）星形膠質(zhì)細(xì)胞

膠質(zhì)瘢痕與再生抑制物質(zhì)2021/12/24211腦損傷修復(fù)與再生NormalGFAP+InjuryGFAP+CNS損傷部位:星形膠質(zhì)細(xì)胞增生、突起相互交織最終形成膠質(zhì)瘢痕，GFAP染色呈強(qiáng)陽性。2021/12/24311腦損傷修復(fù)與再生GlialScarFormationFibroblastAstrocyteAxonMyelin成纖維細(xì)胞遷移到損傷處聚集，與星形膠質(zhì)細(xì)胞形成邊界，成纖維細(xì)胞分泌semaphorin引起生長錐塌陷；生長錐表達(dá)的Eph與星形膠質(zhì)細(xì)胞和髓鞘上的ephrin作用，使軸突再生受到抑制2021/12/24411腦損傷修復(fù)與再生星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)影響神經(jīng)再生活化星型膠質(zhì)細(xì)胞（1）分泌軸突再生抑制性分子（2）被小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的分子活化（3）由于BBB破壞被活化2021/12/24511腦損傷修復(fù)與再生（三）小膠質(zhì)細(xì)胞Microglia炎性反應(yīng)物與吞噬反應(yīng)：雙刃劍2021/12/24611腦損傷修復(fù)與再生炎細(xì)胞浸潤與小膠質(zhì)細(xì)胞活化RestingActivated2021/12/24711腦損傷修復(fù)與再生負(fù)面效應(yīng)-抑制再生Microglia-抗原提呈細(xì)胞，炎性分泌物激活A(yù)strocyte，促膠質(zhì)瘢痕形成Microglia在活化后炎性反應(yīng)中分泌的神經(jīng)毒性物質(zhì)是CNS繼發(fā)性損傷的重要啟動(dòng)因子CNS損傷后的再生困難，Microglia的清除和巨噬細(xì)胞的募集緩慢造成不良的再生環(huán)境是重要原因2021/12/24811腦損傷修復(fù)與再生（1）PNS損傷后再生軸突要進(jìn)入CNS環(huán)境需要適量的的炎性反應(yīng)存在。（2）巨噬細(xì)胞分泌的一些物質(zhì)如NGF、NT-3、血小板因子、IL-2等其促進(jìn)軸突再生，表明炎性細(xì)胞分泌適量的活性物質(zhì)可促進(jìn)軸突再生。促進(jìn)再生作用2021/12/24911腦損傷修復(fù)與再生CNS再生困難是多種因素綜合作用的結(jié)果，復(fù)雜而有序。2021/12/25011腦損傷修復(fù)與再生去抑制作用與CNS損傷修復(fù)CNS髓磷脂(myelin)中存在大量的軸突生長抑制因子如MAG、OMgp、CSPG、Nogo等，造成了成年哺乳動(dòng)物CNS損傷后再生困難。主要是通過神經(jīng)元上一個(gè)由NgR、p75NTR和LINGO-1組成的復(fù)合受體將抑制信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)，激活Ras家族RhoA，通過ROCK/LIM激酶引起肌動(dòng)蛋白解聚導(dǎo)致生長錐塌陷，起到抑制軸突再生的作用。這些研究結(jié)果對(duì)去除中樞神經(jīng)損傷后再生修復(fù)抑制作用提供了基礎(chǔ)。專題2021/12/25111腦損傷修復(fù)與再生RobertL.Ruffetal,20082021/12/25211腦損傷修復(fù)與再生Hypotheticalswitchfromactin-basedtomicrotubule-basedgrowthinregenerationofinjuredmatureaxonsNoinjury2021/12/25311腦損傷修復(fù)與再生MolecularplayersofneuriteoutgrowthinhibitionintheCNS（RomanJ.Gigeretal,2008

）2021/12/25411腦損傷修復(fù)與再生引入特異性物質(zhì)，對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)傳導(dǎo)的抑制信號(hào)進(jìn)行阻斷；使用抗體封閉抑制蛋白；借助基因敲除，制作抑制因子缺失突變體，改變抑制因子受體，關(guān)閉其產(chǎn)生生物效應(yīng)；在細(xì)胞內(nèi)形成特異的siRNA對(duì)受體蛋白、信號(hào)蛋白的形成進(jìn)行RNA干擾。去抑制作用主要方式2021/12/25511腦損傷修復(fù)與再生交通事故；工程事故火器傷；暴力損傷其它原因美國：新增1萬/年SpinalCordInjury專題2021/12/25611腦損傷修復(fù)與再生臨床——脊髓損傷的治療策略①早期－減輕繼發(fā)性損傷造成的損害：采用離子通道阻滯劑、氧自由基清除劑，小膠質(zhì)細(xì)胞活性物質(zhì)抑制劑等治療措施可以減輕神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞的繼發(fā)性損傷；②中期－促進(jìn)再生：誘導(dǎo)損傷軸突再生，替代損失的神經(jīng)元，促進(jìn)髓鞘再生；③晚期－功能恢復(fù)：通過康復(fù)訓(xùn)練，恢復(fù)損傷節(jié)段以下脊髓的功能。2021/12/25711腦損傷修復(fù)與再生1、提供再生軸突延伸的支架組織工程細(xì)胞移植：雪旺氏細(xì)胞、嗅鞘被膜細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞組織移植：周圍神經(jīng)，胎兒神經(jīng)組織化學(xué)性大分子自溶性支架：聚乳酸等2021/12/25811腦損傷修復(fù)與再生2、輔助治療中和再生抑制分子：抗體神經(jīng)營養(yǎng)因子：NGF,GDNF加入或促進(jìn)導(dǎo)向分子表達(dá)物理治療或電刺激促神經(jīng)元再生或激活內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞脫髓鞘軸突的重新髓鞘化中草藥，鯊魚腦素（神經(jīng)精)2021/12/25911腦損傷修復(fù)與再生神經(jīng)干細(xì)胞與脊髓損傷修復(fù)細(xì)胞移植2021/12/26011腦損傷修復(fù)與再生TransplantationofNSC

移植干細(xì)胞NGF,

BDNF,

etc,NSCsecretesneurotrophicfactor一、傳遞營養(yǎng)因子或神經(jīng)生長因子以阻止神經(jīng)細(xì)胞的變性壞死或促其生長2021/12/26111腦損傷修復(fù)與再生二、NSC直接摶化為神經(jīng)細(xì)胞腦、脊髓損傷脫髓鞘疾病2021/12/26211腦損傷修復(fù)與再生三、誘導(dǎo)神