創(chuàng)傷性脊髓損傷機制研究和治療進展培訓(xùn)課件

1、 BACKGROUND 創(chuàng)傷性脊髓損傷（traumatic spinal cord injury）原因：（Americans yearly）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(chuàng)傷性脊髓損傷（traumatic 脊髓損傷分型美國脊髓損傷協(xié)會（American Spinal Cord Injury Association ASIA）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(xié)會（American Spin

2、al統(tǒng)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(jié)段）為B型統(tǒng)計50%的頸段脊髓損傷和75%的胸段脊髓損傷為A型創(chuàng)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(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)生的自由基細胞延遲性死亡（促凋亡）損傷早期及隨后的炎性反應(yīng)創(chuàng)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(xué)特別是基因?qū)W技術(shù)的不斷發(fā)展,許多實驗室利用免疫組化法、原位

3、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,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(diào)控發(fā)生變化。急性脊髓損傷與基因表達隨著分子生物學(xué)特別是基因?qū)W技術(shù)的不斷相關(guān)基因細胞凋亡相關(guān)基因 1bcl-2 (B-cell lymphoma/ 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(guān)基因族)，bcl-2 是通過阻斷細胞凋亡信號傳遞系統(tǒng)的最后通路抑制細胞凋亡。 2 Bax 表達上調(diào)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(qū)內(nèi)bcl-2 及bcl-XI 表達明顯地下調(diào),且bcl-2/ Bax 及bcl-XI/

4、 Bax 蛋白比值降低。 相關(guān)基因細胞凋亡相關(guān)基因 3 p53 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,促進神經(jīng)細胞的凋亡 4 Caspases(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(diào)數(shù)倍,且上調(diào)的時相與細胞發(fā)生凋亡的時間一致。 5 Calpain(鈣激活中性蛋白酶) ,在脊髓損傷后14 h 開始其表達上調(diào),2448 h 達高峰。其表達主要位于損傷灶及其鄰區(qū)脊髓的星形膠質(zhì)細胞中。 6 與神經(jīng)元凋亡有關(guān)的其他基因： Fas 和FasL : Fa

5、s 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(diào)，觸發(fā)細胞凋亡。 c-myc 和B-myc :是原癌基因myc 家族的成員,其表達產(chǎn)物myc 蛋白可以調(diào)節(jié)細胞的生長、分化和增殖。 c-jun 和c-fos :是即早基因,也屬于原癌基因,是調(diào)節(jié)細胞增殖、生長、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,常常伴有此二基因表達的上調(diào)。 CD95-L (CD95 編碼基因標記物) :在興奮性神經(jīng)毒性急性損傷后2 周,CD95 -L 的表達上調(diào)約3 倍,但是從第3 周開始則下調(diào)。 NAIP 和IAP :NAI

6、P 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(diào),其中XIAP 表達上調(diào)出現(xiàn)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(xù)的高表達。 CD95-L (CD95 編碼基因標記物) :在轉(zhuǎn)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(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的表達上調(diào)。 2 c-fos、Fra-1 和P-jun-B 在脊髓損傷后,c-fos、Fra-1 和P-jun-

7、B 的表達上調(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。轉(zhuǎn)錄因子和即早基因3 NGFI-A (nerve growth factor2induced gene A) 即神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)性基因A。脊髓損傷后,它們的表達上調(diào)。 4NGFI-B 即神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)性基因B。在脊髓損傷后,NGFI-B 表達的上調(diào)可以使酪氨酸羥化酶的表達上調(diào),這在一定的程度上,有助于神經(jīng)元的保護作用。 5 Silencer factor-B(沉默子因子B) 屬于轉(zhuǎn)錄因子。在脊髓損傷后Silencer factor-B 表達上調(diào)可以導(dǎo)致谷胱甘肽的降解。 3 NGFI-A (nerve growth fact

8、o6 IRF-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,該基因表達上調(diào)可能對受損神經(jīng)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(fù)合物，這種復(fù)合物就是轉(zhuǎn)錄因子AP-1 (activa-tor protein 1)，脊髓損傷的早期c-jun 表達的上調(diào),幾乎與神經(jīng)組織早期的潰變同步，脊髓損傷15 d 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(jīng)元的修復(fù)再生有一定的關(guān)系。6 IRF-1 (干擾素調(diào)節(jié)因子1) 它通過調(diào)節(jié)炎性過HSP 基因( hot shock protei

9、n ,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(diào)，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(guān)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(guān)的細胞因子, IL-1 包括IL-1和IL-1。IL-1和IL-1及其表達產(chǎn)物在脊髓損傷后增高,損傷后24 h高峰。HSP 基因( hot shock protein ,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(diào),并以其特殊的

10、表達方式參與創(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(chemokine family)，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(fù)循環(huán)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(Nitric oxide synthas,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(chǎn)物增加,由iNOS 誘導(dǎo)產(chǎn)生的NO 通過細胞凋亡的方式,在消除脊髓損傷灶內(nèi)的損傷細胞過程中,擔(dān)任一個重要的角色,同時在繼發(fā)性脊髓損害過程中,也起著

11、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(diào)。 4 氮氧化物合酶(Nitric oxide syntha有關(guān)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(yù)損傷發(fā)生后幾小時或幾天內(nèi)的病生理級聯(lián)反應(yīng)，缺血、缺氧、基因表達改變、炎性反應(yīng)、細胞壞死及凋亡等過程。目前的實驗研究結(jié)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?shù)淖晕一謴?fù)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(guān)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

12、-甲基-D-天冬氨酸）受體抑制劑（美沙酮、氯胺酮、MK- 801等)，AMPA（ -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)、4 CASPASE (半胱氨酸蛋白酶)抑制劑影響凋亡5 神經(jīng)營養(yǎng)因子，諸如腦源性神經(jīng)因子（brain-derived neurotrophic factor BDNF）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(zhì)金屬蛋白9（ma

13、trix metalloproteinase-9）和美滿霉素（minocycline）8 對小膠質(zhì)細胞和巨噬細胞活化的調(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(shù)治療 復(fù)位和減壓 脊柱內(nèi)固定 手術(shù)移植-促進損傷脊髓再生修復(fù)，包括神經(jīng)細胞移植、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(shù)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(yīng)用HBO 治療可阻止或減輕脊髓損傷的病理變化,有

14、利于脊髓功能恢復(fù)。國內(nèi)學(xué)者總結(jié)以上基礎(chǔ)實驗及臨床治療經(jīng)驗后提出了HBO對外傷性SCI 治療的原則: 治療時機愈早愈好,以傷后6h 內(nèi)為治療黃金時機; 壓強一般限于2ATA ; 一般以每次2h 為安全有效時限; 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： 1 SCI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。 2 HBO 治療的轉(zhuǎn)運過程中可能出現(xiàn)二次 脊髓損傷。實際操作中的問題：藥物治療 1 激素的應(yīng)用 甲基強的松龍(methyprednisolone , MP) 是一種合成的中效糖皮質(zhì)激素。唯一被美國聯(lián)邦食品藥品管理局(Food Drug

15、Administration , 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(Natonal acute spinal cord injury study ,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 患者的運動、感覺功能。藥物治療 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)在美國已將MP 做為急性脊髓損傷的常規(guī)治療,患者至急診

16、室即開始用藥。但國內(nèi)的情況與國外有所不同，一方面,傷者入院大多在8 h 以后,失去用MP 的機會;另一方面,傷者的經(jīng)濟情況等限制了MP 的應(yīng)用。在者,激素沖擊治療的副作用不容忽視。 第三次NASCIS (1997) 研究則證明SC 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。 MP血漿半衰期為2. 5h , 生物半衰期為12 - 36作用機制抑制炎癥反應(yīng)減輕水腫抑制血管活性、前列腺素活性,增加脊髓血流量抑制氧自由基及脂質(zhì)過氧化反應(yīng),穩(wěn)定細胞膜和溶酶體膜逆轉(zhuǎn)細胞

17、內(nèi)Ca2 + 聚集增加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(chǎn)生和傳導(dǎo)作用機制 2 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物細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(yīng)用于治療中樞神經(jīng)病變。當時的GM1是由巴西Trb Pharma藥廠生產(chǎn)、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Trb Pharma藥廠生產(chǎn)、從豬腦提取GM1，商品名為施捷因

18、。 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(yīng)用于治療 可能作用機制： 穩(wěn)定細胞膜結(jié)構(gòu)和功能 降低興奮性氨基酸的神經(jīng)毒性 抑制一氧化氮合成酶,減少過量一氧化氮的生成 調(diào)節(jié)神經(jīng)生長因子(NGF），為其發(fā)揮作用提供良好的環(huán)境,并可能與NGF 結(jié)合或直接作用于細胞膜,使其發(fā)揮更強的作用,促進神經(jīng)再生和恢復(fù)創(chuàng)傷性脊髓損傷機制研究和治療進展培訓(xùn)課件 3 細胞生長因子 NGF是神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factor , NTF) 家庭中成員之一。其通過與高親和力受體trk A 結(jié)合而被啟

19、動。堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growthfactor , bFGF) : bFGF 在機體胚胎發(fā)育, 血管形成,創(chuàng)傷愈合及神經(jīng)系統(tǒng)生長發(fā)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： 促進軸突生長 保護斷端神經(jīng)細胞和后根節(jié)細胞 抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)保護傷髓 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)生長因子 “恩經(jīng)復(fù)” 注射用神經(jīng)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(nèi)Ca2 + 含量明顯增加,而細胞外Ca2 + 在傷后25min 呈

20、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。 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(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

21、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(xiàn)其保護神經(jīng)作用。 5 抗氧化劑 7 其它- 七葉皂甙鈉- 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,保護脊髓神經(jīng)細胞的亞微結(jié)構(gòu),促進神經(jīng)功能恢復(fù)。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(jīng)功能。 7 其它對并發(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 1

22、00 。 發(fā)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(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（cerebral salt wasting syndrome,CSWS）和抗利尿激素分泌異常綜合征（syndrome of inappropriate antidiuretic hormone,SIADH）。對并發(fā)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(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。治療：

23、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(jiān)測血鈉變化，因為SIADH引起低鈉時使細胞內(nèi)鈉外移，神經(jīng)細胞水腫，當大量快速補鈉時，神經(jīng)細胞內(nèi)的鈉離子不能很快恢復(fù)，引起神經(jīng)細胞脫水甚至神經(jīng)鞘斷裂，出現(xiàn)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(fā)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(yīng)力作用消失，神經(jīng)對骨的營養(yǎng)作用消失。 3.鈣調(diào)節(jié)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(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，腎小球濾過率降低，從而使腎小管對鈉鈣的吸收增多。甚至可能發(fā)展為腎衰。 3.頭痛、肌痛、口渴、多尿、或有意識模糊、昏睡等全身癥狀。對機體的影響：治療： 1.vit C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，通過補液恢復(fù)有效血容