1、脊髓損傷后軸突再生修復的研究進展    【關鍵詞】  脊髓損傷    脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)在臨床上常見，但在臨床治療上仍無確切辦法。隨著交通及建筑事業的迅速發展，脊髓損傷已成為骨科領域中常見的疾患。目前的研究發現脊髓損傷后是可以再生的，但這種再生能力有限，在正常情況下受到中樞神經系統(central nervous system，CNS)內在環境的抑制。本文針對損傷軸突再生(regeneration)情況，激發脊髓的再生能力，克服中樞神經系統內在環境的抑制作用，闡述實現脊髓損傷后

2、修復的關鍵。1 細胞移植雪旺細胞(Schwann cells，SCs)是周圍神經系統(peripheral nervous system，PNS)的重要組成部分，移植雪旺細胞可限制損傷誘導的組織損失，促進軸突再生和髓鞘化1。Azanchi2等證實其可分泌成纖維細胞生長因子(fibroblastgrowth factor，FGF)，Takeda3等發現其可合成神經細胞粘附分子L1(nerve cellular adhesion molecule L1)、神經生長因子(nerve growth factor，NGF)、腦源性神經生長因子(brainderived neurotrophic fact

3、or，BDNF)、睫狀神經營養因子(ciliary neurotrophic factor，CNTF)等。將已分化的雪旺細胞懸液植入脊髓缺損區域，發現神經細絲和酪氨酸羥化酶免疫反應性神經纖維有顯著增生反應，可促進全橫斷損傷軸突再生和功能恢復4。馮世慶5等將NGF和BDNF修飾的SCs和胚胎脊髓細胞懸液(fetal spinal cord cell suspension，FSCS)聯合植入脊髓損傷部位，發現聯合移植引起損傷部位內外區域皮質脊髓束軸突生長，引導宿主纖維和移植物的整合與聯系，促進脊髓損傷的修復。神經干細胞(nerve stem cells，NSCs)在其周圍環境發生改變時，它的增殖能

4、力將被激活。表皮細胞生長因子(EGF)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)、白細胞介素(LIF)等對神經干細胞的增殖具有支持作用。Johansson6等將神經干細胞移植至損傷創面，神經干細胞有向神經元轉化的趨勢。Gray7認為NSCs是用于脊髓中樞損傷理想替代移植物。放射狀膠質細胞(radial glial cells,RGCs)是在胚胎發育中樞神經系統發現的神經干細胞。Hasegawa8等從鼠神經球分離出克隆RGCs，其可使軸突生長抑制因子積聚減少，神經絲數量增多，與損傷部位形成細胞內橋接結構，抑制繼發損害發生，具有神經保護作用。胚胎干細胞(embryonic stem cell，ESCs)

5、可與宿主神經組織建立功能性突觸聯系，在中樞神經系統內形成軸突的髓鞘。Ogawa9等將原代培養的ESCs體外誘導分化，移植到脊髓損傷處，可在受損脊髓部位形成突觸樣結構，在一定程度上分化為少突膠質細胞，有助于形成軸突髓鞘，促進脊髓功能改善，可減少空洞面積。嗅神經鞘細胞(OECs)具有終身分裂、再生特點，在自身膜上可表達出與細胞粘附和軸突生長相關的分子10。嗅覺神經膠質細胞可使軸突生長進入損傷微環境，再生纖維數量增多，形成有效突觸連接及髓鞘包裹，促進脊髓損傷神經元的存活11。脊髓損傷可產生大量碎片殘骸及炎性細胞，將骨髓基質細胞(bone marrow stromal cells，BMSCs)移植入脊

6、髓損傷空洞中，可保護脊髓白質組織，軸突可在移植物中生長12。長入移植物的多數軸突生長軸線與脊髓長軸平行13。用111Inoxine標記的BMSc注射入脊髓空洞損傷區域，gamma線圖發現其具有持久生長活性，未遷移至損傷外部位，說明損傷部位直接注射較靜脈內途徑更具有實用可靠性14。基因修飾的纖維原細胞(genetically engineered fibroblast cells，GEFCs)可向脊髓損傷部位分泌BDNF及NT3等神經營養因子，為宿主軸突生長提供較好微環境，顯著減少受損神經束的退變變性，引導下行脊髓束生長，順行失蹤示受損前庭脊髓束可生長進入上述移植物中15。李洪鈞16等將5溴脫氧

7、尿核苷標記臍血CD34+干細胞(umbilical cord blood cells，UCBCs)移植入脊髓半橫切部位，發現7表達神經膠質纖維酸性蛋白(GFAP)，2表達神經元核抗原。Zhaot17等在脊髓半橫切部位植入UCBCs，改良Tarlov評分分析示功能恢復和存活率有顯著提高。提示上述細胞可做為脊髓損傷自體同源或異體同源移植的新細胞源。2 損傷部位的橋接Richardson18等將坐骨神經移植至胸髓損傷節段，發現有軸突再生。Cheng19等將大鼠肋間神經移植至胸髓橫切部位，1年后在移植部位發現許多再生軸突。此移植物提供軸突生長所需通道，使軸突生長入宿主灰質，避免髓鞘相關分子抑制作用，減

8、少脊髓繼發損傷。脊髓損傷后，再建損傷軸突與其支配靶器官聯系是脊髓損傷修復的主要目標20。Campos21等將T13神經從其支配肌肉附著處分離，將其橋接于腰橫切部位，4周后電刺激T13神經，出現背、腿部肌肉收縮，提示軸突與腰骶椎運動環路形成突觸連接，與脊髓損傷部位建立旁路聯系。3 中和軸突生長抑制分子硫酸軟骨素蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs)由RhoROCK通路介導抑制軸突生長22。Moon23等用軟骨素酶ABC降解CSPGs，可減弱膠質瘢痕中CSPGs對軸突再生的抑制作用。髓磷脂相關性糖蛋白(MAG)可阻止神經元軸突發芽，避免神經纖維過

9、度增生，在神經損傷時亦阻止損傷神經元再生，神經元經唾液酸處理后，MAG抑制作用被減弱，推測系由胞外氨基酸序列突變所致24。髓鞘內的Nogo蛋白及其受體對軸突的再生起主要抑制作用25。網狀內皮素(reticulon,RTN)是保守序列蛋白家族的統稱，RTN4可抑制嚴重損傷軸索再生。此作用通過Nogo-A的氮末端和網狀內皮素的保守序列區域協同發揮作用26。Fournier27認為損傷軸突周圍形成包括NogoA在內不利于脊髓再生的抑制性微環境，使再生軸突不能通過移植物脊髓界面。在橫斷脊髓損傷處有膠原結締組織形成，可使NG2蛋白聚糖表達水平升高，使軸突生長進入損傷瘢痕中的能力增強，表明NG2蛋白聚糖對

10、上述神經纖維有刺激作用，這與NG2蛋白聚糖是神經再生抑制劑的傳統認識相反28。4 基因治療Miura等29發現腺病毒介導的MEK1基因轉導是新型治療脊髓損傷的方法。復制缺陷腺病毒載體，經變異的CAMEK病毒轉染，可激活細胞外信號介導激酶(extracellular signal regulated kinases,ERKS)，刺激神經突再生，細菌凝集素共軛過氧化物酶順行失蹤證實此病毒可誘導軸突再生。脊髓誘發電位顯示再生軸突有電生理傳導性。Martin30等發現基因激活基質(gene activated matrices,GAM)植入損傷中樞神經處，將外源DNA轉入神經節細胞基因組中，由質粒編碼

11、生成堿性纖維原細胞生長因子(FGF2)、腦源性神經營養因子(BNDF)、神經營養素(NT3)，可持續促進神經再生。脊髓損傷后24h P2X(4)R陽性細胞在損傷部位有顯著積累。雙重免疫法示為活化小膠質或巨噬細胞。P2X(4)R和或beta-APP陽性的神經突越接近損傷部位，生長程度及數量則顯著增加。P2X(4)R(+)細胞可調整細胞內信號傳遞鏈表達，諸如：COX1、COX2、RhoA、RhoB等31。脊髓損傷后功能損害與神經元細胞壞死及有形成髓磷脂作用的少突細胞凋亡有關。在轉P35基因(即：半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制劑)的胸髓損傷老鼠中，運用反凋亡P35蛋白，導致大量少突細胞生成和脫髓鞘變化減

12、少，減輕脊髓功能損害程度32。5 膠質瘢痕脊髓損傷后，一些抑制因子如膠原纖維、硫酸軟骨素、角蛋白等在脊髓損傷部位將重新獲得表達，可導致和促進瘢痕形成。Roitbak33等發現：脊髓損傷部位膠質細胞的過度增生使得硫酸軟骨素的表達增加，對軸突生長具有阻擋作用。Stichel34等在脊髓損傷部位給予硫酸軟骨素酶可抑制膠原纖維形成，發現軸突生長遷移明顯增加，降低膠質瘢痕的阻擋膜作用。分泌型Semaphorins的某些受體可抑制瘢痕內滋養血管形成35。脊髓損傷后形成的膠質瘢痕抑制軸索生長，髓鞘形成及神經元替代36。膠質瘢痕是由阻礙軸突再生的神經元膠質化和細胞外基質沉積構成37。在脊髓損傷部位有表達前纖維

13、變性結締組織增長因子的細胞積聚，波形蛋白、膠質纖維酸性蛋白與膠質瘢痕形成有關。在缺乏細胞凋亡前體蛋白(Bax)情況下，將少突細胞暴露于可刺激其凋亡的十字孢堿(staurosporine)或環孢菌素A(cyclosporin A)等藥物，其凋亡壞死程度明顯加重。Dong38等認為，脊髓損傷后軸突沃勒變性破壞軸突再生支持因素，觸發Bax表達，抑制膠質瘢痕中少突細胞的凋亡壞死，使其抑制軸突再生作用增強。黃其林39等構建反義膠原纖維酸性蛋白(GFAP)逆轉錄病毒載體，引入中樞神經損傷灶內，發現其能有效抑制星形膠質細胞的生長及對損傷的反應，抑制體內膠質瘢痕增生。6 免疫反應早期免疫反應以有害作用為主，自

14、身免疫作用可具有神經保護作用，過多的免疫抑制不利于SCI恢復40。TNF是免疫炎性反應的重要啟動信號。Lavine等采用TNF抗體中和TNF可以顯著增加損傷脊髓局部血流再灌注，促進脊髓功能恢復41。Kim42等證實TNF調節細胞內Ca+濃度，減輕金屬離子神經毒性作用，減少氧自由基產生。定量逆轉錄聚合酶鏈反應表明P55受體和P75受體mRNA表達提高時，TNFalpha通過細胞轉運出入血脊髓屏障能力相應增強，使免疫反應程度加重43。層粘連蛋白alpha5的alpha鏈對嗜中性粒細胞和巨噬細胞有趨化作用，誘導產生金屬蛋白酶9，可加重免疫反應副作用44。Byrnes45等用激光作用于脊髓損傷區域，抑

15、制免疫細胞過度反應，可顯著增加軸突再生數量和距離。 7展望綜上所述，脊髓損傷后軸突具有一定的再生能力，其再生能力的大小除了與損傷的性質有關外，周圍環境亦起重要的作用。脊髓軸突再生的研究，多數仍停留在動物實驗階段。將這些研究成果應用到臨床之前，尚有很多工作要做，這包括：（1）所有研究結果均需要其它實驗室能夠復制出并有功能恢復良好的報告；（2）了解獲得最大程度的軸突生長的條件；（3）在應用于人體之前，應該有較嚙齒類更高級的動物實驗以明確其應用的安全性。參考文獻：1Oudega M,Moon LD, de Almeida leme R J, et al.Schwann cells for spina

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