創傷性脊髓損傷機制研究及治療進展鐘濤2005.4.20創傷性脊髓損傷機制研究及治療進展

BACKGROUND

創傷性脊髓損傷（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BACKGROUND創傷性脊髓損傷（traumatic脊髓損傷分型美國脊髓損傷協會（AmericanSpinalCordInjuryAssociationASIA）根據神經功能喪失程度分為4型：A型：損傷節段以下感覺和運動功能完全喪失B型：有感覺但無運動功能C型：有運動但肌力<3級D型：肌力≥3級脊髓損傷分型美國脊髓損傷協會（AmericanSpinal統計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（各節段）為B型統計50%的頸段脊髓損傷和75%的胸段脊髓損傷為A型創傷性脊髓損傷機制的研究

（動物實驗）機械損傷，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調節功能的喪失，導致脊髓缺血、缺氧，及再灌注損傷。谷氨酸鹽等神經毒性物質胞膜破裂后產生的自由基細胞延遲性死亡（促凋亡）損傷早期及隨后的炎性反應創傷性脊髓損傷機制的研究

（動物實驗）機械損傷，主要為剪切力急性脊髓損傷與基因表達

隨著分子生物學特別是基因學技術的不斷發展,許多實驗室利用免疫組化法、原位雜交技術、PCR技術和基因芯片等技術方法已經證實,在急性脊髓損傷后,有多個基因家族的近200個基因的表達和調控發生變化。急性脊髓損傷與基因表達隨著分子生物學特別是基因學技術的不斷相關基因細胞凋亡相關基因1

bcl-2(B-celllymphoma/leukemia-2,B細胞淋巴瘤/白血病基因家族-2,也稱bcl-2基因家族,細胞凋亡相關基因族)，bcl-2是通過阻斷細胞凋亡信號傳遞系統的最后通路抑制細胞凋亡。2Bax表達上調啟動細胞凋亡程序，文獻報道,在急性脊髓損傷后,脊髓損傷區內bcl-2及bcl-XI表達明顯地下調,且bcl-2/Bax及bcl-XI/Bax蛋白比值降低。

相關基因細胞凋亡相關基因

3p53基因,中樞神經系統損傷后，p53-mRNA及p53蛋白主要存在于損傷區域灰質前角的神經元和神經膠質內以及白質外側索的神經膠質內。p53蛋白的堆積,促進神經細胞的凋亡

4Caspases(半胱氨酸蛋白酶基因家族),脊髓損傷后Caspases-1、3的表達迅速上調數倍,且上調的時相與細胞發生凋亡的時間一致。

5

Calpain(鈣激活中性蛋白酶),在脊髓損傷后1～4h開始其表達上調,24～48h達高峰。其表達主要位于損傷灶及其鄰區脊髓的星形膠質細胞中。

6與神經元凋亡有關的其他基因：

①Fas和FasL:Fas是TNF的受體,而FasL是該受體的配體,是TNF家族的細胞表面分子。在傷害性刺激作用下,Fas和FasL表達上調，觸發細胞凋亡。②c-myc和B-myc:是原癌基因myc家族的成員,其表達產物myc蛋白可以調節細胞的生長、分化和增殖。

③c-jun和c-fos:是即早基因,也屬于原癌基因,是調節細胞增殖、生長、發育和分化的基因。研究表明,脊髓損傷和/或神經元凋亡時,常常伴有此二基因表達的上調。

④CD95-L(CD95編碼基因標記物):在興奮性神經毒性急性損傷后2周,CD95-L的表達上調約3倍,但是從第3周開始則下調。⑤NAIP和IAP:NAIP和IAP為凋亡抑制基因,抑制由Caspases引起的細胞凋亡。在脊髓損傷后IAP家庭成員XIAP,cIAP-1,和cIAP-2表達上調,其中XIAP表達上調出現在Caspases表達下降的階段,而cIAP-1和cIAP-2在脊髓損傷早期階段呈持續的高表達。④CD95-L(CD95編碼基因標記物):在轉錄因子和即早基因

1

NF-kB和AP-1

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

2c-fos、Fra-1和P-jun-B在脊髓損傷后,c-fos、Fra-1和P-jun-B的表達上調,也可以激活炎癥前反應因子和/或炎癥前反應基因的表達。轉錄因子和即早基因

3NGFI-A(nervegrowthfactor2inducedgeneA)即神經生長因子誘導性基因A。脊髓損傷后,它們的表達上調。

4

NGFI-B即神經生長因子誘導性基因B。在脊髓損傷后,NGFI-B表達的上調可以使酪氨酸羥化酶的表達上調,這在一定的程度上,有助于神經元的保護作用。5Silencerfactor-B(沉默子因子B)屬于轉錄因子。在脊髓損傷后Silencerfactor-B表達上調可以導致谷胱甘肽的降解。

3NGFI-A(nervegrowthfacto

6IRF-1(干擾素調節因子1)它通過調節炎性過程和凋亡,影響缺血引起的神經元損傷。脊髓損傷后,該基因表達上調可能對受損神經元具有保護作用。

7即早基因c-jun和c-fos

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

6IRF-1(干擾素調節因子1)它通過調節炎性過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個亞族。HSP70和HSP32在脊髓損傷后表達上調，它們充當了分子伴侶的角色,提高了細胞存活的能力。與炎癥有關的基因

1白細胞介素(IL)是一個龐大的細胞因子家族,其中IL-1、6是炎癥相關的細胞因子,IL-1包括IL-1α和IL-1β。IL-1α和IL-1β及其表達產物在脊髓損傷后增高,損傷后24h高峰。HSP基因(hotshockprotein,熱休克

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

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

2腱生蛋白(tenascins,肌腱蛋白)，在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及表達產物增加,由iNOS誘導產生的NO通過細胞凋亡的方式,在消除脊髓損傷灶內的損傷細胞過程中,擔任一個重要的角色,同時在繼發性脊髓損害過程中,也起著重要的作用。

5細胞色素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。4氮氧化物合酶(Nitricoxidesyntha有關治療的一些實驗研究

（動物實驗）目前的實驗研究主要集中在干預損傷發生后幾小時或幾天內的病生理級聯反應，缺血、缺氧、基因表達改變、炎性反應、細胞壞死及凋亡等過程。目前的實驗研究結果大多是在嚙齒類動物身上進行的，有實驗證實大鼠的脊髓在損傷后有相當的自我恢復功能，這一點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有關治療的一些實驗研究

（動物實驗）目前的實驗研究主要集中在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神經營養因子，諸如腦源性神經因子（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)減少細胞死亡2谷氨酸受體拮抗劑和NMDA（N-甲基-D-天冬氨酸）受體7一些影響炎癥進程的細胞因子和影響血腦屏障功能的蛋白水解酶的抑制劑，例如基質金屬蛋白9（matrixmetalloproteinase-9）和美滿霉素（minocycline）8對小膠質細胞和巨噬細胞活化的調節劑，影響神經脫髓鞘作用和相關炎性機制7一些影響炎癥進程的細胞因子和影響血腦屏障功能的蛋白水解酶的臨床治療手術治療復位和減壓脊柱內固定手術移植-促進損傷脊髓再生修復，包括神經細胞移植、周圍神經組織移植和胚胎中樞神經組織移植。移植方法多數沿用腦內移植的技術,即采用細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。

臨床治療手術治療高壓氧(HBO)治療許多實驗研究表明,ASCI的特征性病理變化為脊髓缺血、缺氧。應用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。國內學者總結以上基礎實驗及臨床治療經驗后提出了HBO對外傷性SCI治療的原則:①治療時機愈早愈好,以傷后6h內為治療黃金時機;②壓強一般限于2ATA;③一般以每次2h為安全有效時限;④療程一般以每日2次或3次為宜。高壓氧(HBO)治療實際操作中的問題：

1SCI的治療窗較短，許多治療措施均須盡早進行，HBO將影響其它治療。

2HBO治療的轉運過程中可能出現二次脊髓損傷。實際操作中的問題：藥物治療

1激素的應用

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

第三次NASCIS(1997)研究則證明SCI后3h內用MP者宜使用24h,3-8h內給MP者宜持續使用48h，現在美國已將MP做為急性脊髓損傷的常規治療,患者至急診室即開始用藥。但國內的情況與國外有所不同，一方面,傷者入院大多在8h以后,失去用MP的機會;另一方面,傷者的經濟情況等限制了MP的應用。在者,激素沖擊治療的副作用不容忽視。

第三次NASCIS(1997)研究則證明SCMP血漿半衰期為2.5h,生物半衰期為12-36h,經肝臟代謝,其產物以葡萄糖醛酸鹽、硫酸鹽、非結合型化合物形式自尿中排出。經肝臟代謝后的游離類固醇可通過血腦屏障。MP血漿半衰期為2.5h,生物半衰期為12-36作用機制①抑制炎癥反應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過氧化反應,穩定細胞膜和溶酶體膜⑤逆轉細胞內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動纖維的興奮性,促進脊髓沖動的產生和傳導作用機制

2

神經節苷酯神經節苷酯(gan-glioside,Gg)是廣泛存在于哺乳類動物細胞膜上含糖酯的唾液酸,在中樞神經系統內含量特別高。目前從哺乳類動物細胞膜上提取的Gg有70余種,主要用于脊髓損傷治療的大多是GM1。

1996年我國引進了GM1，廣泛應用于治療中樞神經病變。當時的GM1是由巴西TrbPharma藥廠生產、從牛腦提取。為了杜絕瘋牛癥的潛在危險，1999年重新申請并獲準進口阿根廷TrbPharma藥廠生產、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。病情嚴重者可適當增加劑量及延長療程。1996年我國引進了GM1，廣泛應用于治療可能作用機制：①穩定細胞膜結構和功能②降低興奮性氨基酸的神經毒性③抑制一氧化氮合成酶,減少過量一氧化氮的生成④調節神經生長因子(NGF），為其發揮作用提供良好的環境,并可能與NGF結合或直接作用于細胞膜,使其發揮更強的作用,促進神經再生和恢復創傷性脊髓損傷機制研究及治療進展課件3細胞生長因子NGF是神經營養因子(neurotrophicfactor,NTF)家庭中成員之一。其通過與高親和力受體trkA結合而被啟動。堿性成纖維細胞生長因子(basicfibroblastgrowthfactor,bFGF):bFGF在機體胚胎發育,血管形成,創傷愈合及神經系統生長發育中具有重要作用,可促進SCI后脊髓再生。3細胞生長因子可能作用機制：

①促進軸突生長

②保護斷端神經細胞和后根節細胞

③抑制脂質過氧化反應保護傷髓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”—注射用鼠神經生長因子“恩經復”—注射用神經生長因子凍干粉針劑可能作用機制：

4

鈣離子通道阻滯劑急性SCI后受損部位脊髓組織內Ca2+含量明顯增加,而細胞外Ca2+在傷后2～5min呈現明顯而持續的降低。鈣通道阻斷劑作用于微循環血管系統,減輕損傷介導的血管痙攣,改善損傷后脊髓血流。有人使用尼莫地平0.05mg/Kg,為減少其對循環的影響，聯用血管收縮藥物，使血壓維持在13-16kPa左右。4鈣離子通道阻滯劑

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入細胞內,直接或間接清除氧自由基,阻斷脂質過氧化反應,VitC還能通過恢復VitE的活性發揮抗氧化作用。

6阿片受體拮抗劑

SCI后受損脊髓組織局部釋放內源性鴉片肽強啡肽通過K亞型脂質受體導致微循環血流量減少,加重SCI后脊髓的繼發性損傷。內源性鴉片拮抗劑有納絡酮、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現其保護神經作用。

5抗氧化劑

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和血液循環,逆轉電解質紊亂及失調,抑制炎癥反應,減少氧自由基和脂質過氧化的作用,保護脊髓神經細胞的亞微結構,促進神經功能恢復。促紅細胞生成素(EPO)促紅細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,抑制細胞凋亡,抑制氨基酸興奮毒性,抑制炎癥,改善神經功能。7其它對并發癥的治療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癥。其發生率為45﹪～100﹪。發生機制尚不完全清楚，一般認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為逐漸加重的低血鈉和高尿鈉表現，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）。對并發癥的治療治療：有臨床研究證實，脊髓損傷后低鈉血癥多為SIADH，因此治療主要針對SIADH進行，

SIADH是指中樞神經系統受損后刺激下丘腦-神經垂體軸興奮，引起抗利尿激素（ADH）過度釋放，水潴留，導致高血容量低鈉血癥。治療：SIADH的治療主要是限制液體入量，限水同時適當補鈉，補鈉時嚴密監測血鈉變化，因為SIADH引起低鈉時使細胞內鈉外移，神經細胞水腫，當大量快速補鈉時，神經細胞內的鈉離子不能很快恢復，引起神經細胞脫水甚至神經鞘斷裂，出現脫髓鞘改變。SIADH的治療主要是限制液體入量，限水同時2高鈣血癥研究表明：SCI后高鈣血癥的發生率達10﹪～23﹪，尤以青少年和年輕男性多見。機制：1.SCI后骨代謝是以破骨細胞骨吸收增強為主。

2.SCI后肌肉收縮對骨的應力作用消失，神經對骨的營養作用消失。

3.鈣調節激素的變化引起骨吸收增強。2高鈣血癥對機體的影響：

1.高鈣血癥可使心律不齊，竇性停搏和房室傳導阻滯，心電圖可表現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，導致脫水、腎血流量降低，腎小球濾過率降低，從而使腎小管對鈉鈣的吸收增多。甚至可能發展為腎衰。

3.頭痛、肌痛、口渴、多尿、或有意識模糊、昏睡等全身癥狀。對機體的影響：治療：

1.vitC可增加泌尿系統草酸鹽濃集和草酸鈣結石的發病率。噻嗪類利尿劑可能升高血鈣，應避免使用。

2.水化治療，通過補液恢復有效血容量，糾正腎前性氮質血癥，同時減少其它藥物對腎臟的毒性，加快血鈣從尿中排出。

3.降鈣素+甲強，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）治療：3胃腸道功能障礙脊髓損傷對腸道神經系統的影響可使腸蠕動、肛門括約肌功能及肛門反射、直腸感覺、排便協調性等發生改變,因而脊髓損傷患者神經原性腸道功能障礙(neurogenicboweldysfunction)發生率較高,出現便秘、腹脹、大便失禁、排便耗時延長、飲食受限等一系列問題。3胃腸道功能障礙其確切的發病機制至今尚未完全清楚,可能與交感神經過度興奮有關。脊髓損傷后,由于骶髓的副交感神經排便中樞與高級中樞的聯系中斷,排便活動(包括運動和感覺)失去大腦控制,交感、副交感神經系統之間的平衡被破壞,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,交感神經功能相對增強甚至亢進,加重自主神經系統活動失衡,從而導致胃腸道功能障礙，甚至出現麻痹性腸梗阻。其確切的發病機制至今尚未完全清楚,可能與交感神經過度興麻痹性腸梗阻處理：①積極處理引起和加重麻痹性腸梗阻疾