脊髓損傷治療的實(shí)驗(yàn)性研究進(jìn)展

郭成軍綜述，汪萌芽審校

(皖南醫(yī)學(xué)院 細(xì)胞電生理研究室，安徽 蕪湖 241002)

脊髓損傷(spinal cord injury，SCI)是一種嚴(yán)重的創(chuàng)傷，給患者本人及家屬身體和精神上帶來沉重的負(fù)擔(dān)。目前隨著交通工具和道路建設(shè)的高速發(fā)展，SCI的發(fā)生率一直高居不下，而且還有上升的趨勢(shì)。據(jù)保守統(tǒng)計(jì)，SCI的發(fā)生率為10.4～83/百萬［1］。SCI分為急性期、亞急性期和慢性期。國內(nèi)外學(xué)者都在不斷尋求安全有效的SCI的治療方法，但是仍然沒有簡單有效的治療方法。不過，新近有關(guān)SCI治療方法的實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展顯著，現(xiàn)綜述如下。

1 藥物治療

在SCI的急性期，傳統(tǒng)的方法是使用大劑量的激素沖擊治療，以盡可能挽救脊髓的功能。隨著對(duì)疾病認(rèn)識(shí)的提高，逐漸出現(xiàn)了神經(jīng)節(jié)苷酯(ganglioside，GM-1)、米諾環(huán)素(minocycline)、促紅細(xì)胞生成素(erythropoietin，EPO)、ras同源蛋白(Rho)抑制劑等一系列新型治療手段。不過，藥物的確切療效尚有待于進(jìn)一步的臨床證實(shí)［2］。新近有關(guān)藥物治療的研究進(jìn)展有如下幾方面。

1.1 氯化鋰 鄧許勇等［3］使用氯化鋰聯(lián)合臍血干細(xì)胞移植修復(fù)大鼠脊髓損傷，結(jié)果顯示氯化鋰能促進(jìn)人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞，在損傷區(qū)的存活并向神經(jīng)細(xì)胞分化，氯化鋰聯(lián)合臍血干細(xì)胞與脊髓去細(xì)胞支架移植，能夠提高細(xì)胞移植修復(fù)大鼠脊髓損傷的療效。氯化鋰具有良好的抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡和促進(jìn)軸突再生等神經(jīng)保護(hù)作用，體外試驗(yàn)已明確其能促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞向神經(jīng)元分化，抑制神經(jīng)前體細(xì)胞向星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞分化。

1.2 中藥 楊挺等［4］應(yīng)用血塞通聯(lián)合復(fù)方丹參注射液治療SCI，結(jié)果表明，血塞通對(duì)大鼠急性脊髓損傷有治療作用，聯(lián)合應(yīng)用血塞通與復(fù)方丹參注射液對(duì)大鼠脊髓損傷具有協(xié)同治療作用。血塞通可能通過抑制膠質(zhì)細(xì)胞凋亡發(fā)揮其治療作用。程鵬等［5］經(jīng)腹腔注射β-七葉皂苷和生理鹽水對(duì)比，通過雙后肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分包括曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(open field test)、足跡實(shí)驗(yàn)(footprint analysis)。測(cè)定脊髓內(nèi)丙二醛(malonaldehyde，MDA)的含量和過氧化物酶(MPO)的活性，結(jié)果表明β-七葉皂苷治療組脊髓內(nèi)MDA含量降低67%、MPO活性降低50%。結(jié)果顯示β-七葉皂苷治療可以減輕SCI后自由基的氧化損傷作用，減少空洞面積，減少炎癥細(xì)胞的活化和浸潤，從而促進(jìn)SCI的修復(fù)。邵為等［6］使用銀杏葉提取物(EGb761)治療SCI，采用Evans藍(lán)含量測(cè)定法觀察SCI后血-腦脊髓屏障(blood cerebrospinal barrier，BSCB)通透性的變化，采用ELISA法測(cè)定脊髓內(nèi)白介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)的含量，采用免疫組化法檢測(cè)脊髓內(nèi)細(xì)胞間粘附分子-1(intercellular adhesion molecular-1，ICAM-1)的表達(dá)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)EGb761治療組較對(duì)照組的Evans藍(lán)含量明顯降低，IL-1β和ICAM-1的含量明顯降低。

1.3 免疫抑制劑 呂合作等［7］用環(huán)孢素A作為少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞移植的免疫抑制劑，發(fā)現(xiàn)環(huán)孢素A可保護(hù)移植細(xì)胞的存活。芬維A胺目前主要用于腫瘤的治療，但Lopez-Vales等［8］將其用于治療SCI，發(fā)現(xiàn)芬維A胺可加快SCI后功能的恢復(fù)，改善SCI后組織的損害，調(diào)節(jié)血漿中炎癥脂肪酸AA和抗炎脂肪酸DHA的水平，并減少SCI后炎癥介質(zhì)的表達(dá)，抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活。

1.4 抗氧化劑等藥物 Toklu等［9］的研究表明，α-硫辛酸可通過抑制脂質(zhì)過氧化作用、谷胱甘肽的消耗及DNA的裂解，來減輕SCI后的氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而呈現(xiàn)神經(jīng)保護(hù)功能。Esposito等［10］觀察到奧普力農(nóng)可減輕SCI后的急性炎癥反應(yīng)及細(xì)胞的凋亡。Paterniti等［11］發(fā)現(xiàn)磷酸二酯酶 7 抑制劑(S14、VP1.15)可明顯減輕SCI后的炎癥反應(yīng)和組織損傷及TNF-α、IL-6、COX-2和 iNOS的表達(dá)，從而提出磷酸二酯酶7抑制劑尤其是S14和VP1.15可作為治療SCI的潛在藥物。Ha等［12］提出普加巴林可作為神經(jīng)保護(hù)劑來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損傷包括SCI。Boato等［13］證實(shí)C3肽可以通過提高神經(jīng)纖維的再生能力來增強(qiáng)SCI的修復(fù)。樊磊［14］提出谷胱甘肽可以通過調(diào)節(jié)損傷脊髓內(nèi)的谷胱甘肽過氧化酶(glutathioneperoxidase，GSH-Px)及 MDA 的含量，進(jìn)而對(duì)SCI的氧化應(yīng)激反應(yīng)起到一定的保護(hù)作用。

1.5 抗癲癇藥 李新枝等［15］用丙戊酸治療大鼠SCI，通過BBB評(píng)分進(jìn)行不同時(shí)間點(diǎn)的行為學(xué)評(píng)分，通過TUNEL法觀察大鼠SCI后神經(jīng)細(xì)胞凋亡情況，通過免疫組化法觀察熱休克蛋白70(HSP70)，結(jié)果表明脊髓內(nèi)HSP70的表達(dá)明顯高于對(duì)照組，神經(jīng)細(xì)胞凋亡明顯低于對(duì)照組。

2 細(xì)胞移植

2.1 嗅鞘細(xì)胞移植 嗅鞘細(xì)胞(olfactory ensheathing cells，OECs)是一種具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)(PNS)內(nèi)Schwann細(xì)胞特性的特殊細(xì)胞類型，具有更新衰老細(xì)胞和修復(fù)損傷的能力。Gueye等［16］提出嗅鞘細(xì)胞移植治療SCI的分子機(jī)制目前還不是很清楚，指出軸突再生和塑形的細(xì)胞外基質(zhì)如金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)其中 MMP-2和MMP-9在嗅上皮的固有層表達(dá)的十分活躍，MMPs在體的嗅鞘細(xì)胞移植中起到重要作用。

2.2 神經(jīng)干細(xì)胞移植 神經(jīng)干細(xì)胞(Neural stem cells，NSCs)移植作為治療SCI的一種新的臨床治療方案，已經(jīng)被國家衛(wèi)生部作為第三類技術(shù)準(zhǔn)予進(jìn)入臨床。張贊等［17］用 NSCs移植治療 SCI，結(jié)果表明神經(jīng)干細(xì)胞移植可以改善SCI患者的感覺、運(yùn)動(dòng)、排尿排便及排汗等多方面的神經(jīng)功能，提高患者生活質(zhì)量。Salazar等［18］用人NSCs移植到胸段SCI的大鼠模型，發(fā)現(xiàn)人類NSCs具有存活、分化、提高早期胸段SCI后的肢體運(yùn)動(dòng)功能，并指出人NSCs可作為一種有效的治療 SCI的方法。Abematsu［19］，Ben-Hur等［20］用 NSCs移植治療 SCI，發(fā)現(xiàn) NSCs可重建神經(jīng)環(huán)路，提高后肢運(yùn)動(dòng)功能，提出NSCs移植可作為有效的治療手段治療SCI。

2.3 胚胎祖細(xì)胞移植 Perrin等［21］通過移植胚胎祖細(xì)胞治療SCI，發(fā)現(xiàn)胚胎祖細(xì)胞可以表達(dá)神經(jīng)生發(fā)素2(neurogenin 2，NG2)，進(jìn)而促進(jìn)SCI后肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。Erceg等［22］用從人胚胎干細(xì)胞分化出的少突膠質(zhì)細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元前體細(xì)胞移植治療脊髓橫斷，發(fā)現(xiàn)少突膠質(zhì)細(xì)胞前體細(xì)胞(oligodendrocyte progenitors，OPC)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元前體細(xì)胞(motoneuron progenitors，MP)可明顯提高后肢的運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分，表明從胚胎干細(xì)胞分化出的少突膠質(zhì)細(xì)胞和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元前體細(xì)胞可作為SCI的有效治療方法。

2.4 骨髓基質(zhì)細(xì)胞移植 于德水等［23］通過移植骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSCs)治療脊髓損傷，對(duì)照組用DMEM培養(yǎng)液治療，運(yùn)用Western Blot法檢測(cè)損傷脊髓內(nèi)的血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)，用TUNEL法檢測(cè)損傷脊髓神經(jīng)細(xì)胞凋亡情況，結(jié)果顯示BMSCs治療組的VEGF的表達(dá)明顯高于對(duì)照組，而神經(jīng)細(xì)胞凋亡數(shù)目明顯低于對(duì)照組。

3 高壓氧治療

Topuz等［24］證實(shí)高壓氧治療的脊髓損傷模型體內(nèi)的丙二醛水平較對(duì)照組降低，而超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、GSH-Px及過氧化氫酶(catalase，CAT)水平較對(duì)照組明顯升高，提出高壓氧治療對(duì)SCI的繼發(fā)性損傷有保護(hù)作用。Tai等［25］實(shí)驗(yàn)證實(shí)高壓氧治療對(duì)SCI有以下作用:縮短損傷后脊髓分泌神經(jīng)營養(yǎng)性生長因子(neurotrophic nerve growth factor，GDNF)、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和白細(xì)胞介素-10(interleukin-10)所需的時(shí)間。

4 功能鍛煉與電刺激

Courtine等［26］通過部分負(fù)重跑步機(jī)功能鍛煉，電刺激及藥物聯(lián)合治療脊髓橫斷的大鼠模型。他們的理論基礎(chǔ)是脊髓內(nèi)有內(nèi)在的中樞模式發(fā)生器(central pattern generators，CPG)，通過激活 CPG 可改善步行功能。結(jié)果顯示通過以上三種方法的聯(lián)合治療，模型大鼠的后肢運(yùn)動(dòng)功能得到明顯的提高，可以完全負(fù)重行走，這也許給脊髓損傷患者帶來全新的治療模式。因?yàn)橐郧岸际窃谧⒅丶顾柘滦锌刂仆返男迯?fù)和環(huán)路重建上尋找方法。宋琳等［27］電針治療SCI，通過測(cè)定脊髓內(nèi)SOD、MDA和GSH-Px的含量變化，發(fā)現(xiàn)電針治療組和對(duì)照組比較SOD、GSH-Px的含量明顯提高，而MDA的含量明顯降低，表明電針治療可以通過調(diào)節(jié)SCI后脊髓內(nèi)SOD、MDA和GSH-Px的表達(dá)起到促進(jìn)脊髓損傷的修復(fù)。Okabe等［28］用電刺激治療SCI動(dòng)物模型發(fā)現(xiàn)，電刺激后神經(jīng)肽Y基因的表達(dá)增加，從而增強(qiáng)神經(jīng)性疼痛感。Kennelly等［29］用對(duì)SCI患者的尿道進(jìn)行電刺激治療，結(jié)果患者的膀胱收縮功能得到恢復(fù)。劉麗霞等［30］用針刺治療SCI的大鼠模型，發(fā)現(xiàn)針刺對(duì)大鼠SCI后內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞有誘導(dǎo)分化作用。

5 基因治療

Victorio等［31］通過敲除 γ 干擾素(IFNγ)的基因，觀察脊髓橫斷后脊髓的可塑性，結(jié)果顯示IFNγ可以保護(hù)損傷的脊髓，因?yàn)镮FNγ基因敲除的模型脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的壞死比對(duì)照組明顯。Fang等［32］用Annexin Ⅱ和Reg-2治療SCI結(jié)果表明AnnexinⅡ和Reg-2可以明顯減少體內(nèi)神經(jīng)元的壞死及組織的損傷，同時(shí)觀察到脊髓白質(zhì)體積和髓鞘面積的明顯增大。Cui等［33］的實(shí)驗(yàn)顯示，可表達(dá)L1的胚胎干細(xì)胞的移植能增加移植細(xì)胞的存活率，保護(hù)傷處運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，并增加傷處運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元纖維的聯(lián)系。提出可表達(dá)L1的胚胎干細(xì)胞的移植可作為SCI和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法。不過，Omoto等［34］通過去除配對(duì)免疫球蛋白樣受體B的基因的研究，表明對(duì)外傷性腦損傷的突觸可塑性及功能的恢復(fù)無明顯的影響。

6 組織工程治療

組織工程是將細(xì)胞生物學(xué)和材料科學(xué)結(jié)合起來，并在體內(nèi)或體外建立組織和器官的技術(shù)。組織工程技術(shù)治療SCI就是將修復(fù)材料做成各種形狀植入損傷的脊髓處以誘導(dǎo)脊髓的再生［35］。Du等［36］使用人造神經(jīng)結(jié)構(gòu)移植治療SCI，通過后肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分(BBB)、電鏡觀察損傷脊髓的生長情況，發(fā)現(xiàn)人造神經(jīng)結(jié)構(gòu)移植治療組較對(duì)照組BBB評(píng)分有明顯的提高，脊髓生長情況亦比對(duì)照組明顯改善。

雖然SCI的治療方法層出不窮，但是還沒有一種療效確切、安全可靠的方法，因此SCI的治療方法還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，為臨床治療提供明確的依據(jù)。

［1］VAN MIDDENDORP JJ，HOSMAN AJ，DONDERS AR，et al.A clinical prediction rule for ambulation outcomes after traumatic spinal cord injury:a longitudinal cohort study［J］.Lancet，2011，377(9770):1004-1010.

［2］郭召，丁文元.脊髓損傷治療的最新研究進(jìn)展［J］.頸腰痛雜志，2010，31(2):139-142.

［3］鄧許勇，周榮平，魯凱伍，等.氯化鋰聯(lián)合臍血干細(xì)胞移植修復(fù)大鼠脊髓損傷［J］.南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30(11):2436-2439.

［4］楊挺，蔣贊利，茅祖斌.血塞通聯(lián)合復(fù)方丹參注射液對(duì)大鼠急性脊髓損傷的治療作用及其機(jī)制的初步研究［J］.現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2010，38(2):129-132.

［5］程鵬，馮斌，鞠躬.β-七葉皂苷早期應(yīng)用對(duì)大鼠脊髓損傷的保護(hù)作用［J］. 神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2011，27(2):119-123.

［6］邵為，花曼曼，龔凱，等.EGb761對(duì)急性大鼠脊髓損傷后血脊髓屏障的保護(hù)作用及其機(jī)制研究［J］.中國矯形外科雜志，2011，19(2):131-135.

［7］Lü HZ，WANG YX，ZHOU JS，et al.Cyclosporin A increases recovery after spinal cord injury but does not improve myelination by oligodendrocyte progenitor cell transplantation［J］.BMC Neuroscience，2010，11:127.

［8］VALESRL，REDENSEK A，SKINNER TA，et al.Fenretinide promotes functional recovery and tissue protection after spinal cord contusion injury in mice［J］.Neuroscience，2010，30(9):3220-3226.

［9］TOKLU HZ，HAKAN T，CELIK H，et al.Neuroprotective effects of alpha-lipoic acid in experimental spinal cord injury in rats［J］.J Spinal Cord Med，2010，33(4):401-409.

［10］ESPOSITO E，MAZZON E，PATERNITI I，et al.Olprinone attenuates the acute inflammatory response and apoptosis after spinal cord tauma in mice［J］.PloSOne，2010，5(9):e12170.

［11］PATERNITI I，MAZZON E，GIL C，et al.PDE 7 inhibitors:new potential drugs for the therapy of spinal cord injury［J］.PLoS One，2011，6(1):e15937.

［12］HA K，CARRAGEE E，CHENG I，et al.Pregabalin as a neuroprotector after spinal cord injury in rats:biochemical analysis and effect on glial cells［J］.Neuroscience，2011，26:404-411.

［13］BOATO F，HENDRIX S，HUELSENBECK SC，et al.C3 peptide enhances recovery from spinal cord injury by improved regenerative growth of descending fiber tracts［J］.JCell Sci，2010，123:1652-1662.

［14］樊磊.谷胱甘肽對(duì)急性脊髓損傷保護(hù)作用的實(shí)驗(yàn)研究［J］.南通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2011，31(1):41-42.

［15］李新枝，聶政.丙戊酸對(duì)大鼠急性脊髓損傷的保護(hù)作用［J］.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2011，26(4):347-350.

［16］GUEYE Y，F(xiàn)ERHAT L，SBAI O，et al.Trafficking and secretion of matrix metalloproteinase-2 in olfactory ensheathing glial cells:A role in cell migration［J］.Glia，2011，59(5):750-770.

［17］張贊，代廣輝，王曉東，等.神經(jīng)干細(xì)胞移植治療脊髓損傷臨床療效觀察［J］. 醫(yī)藥論壇雜志，2010，31(21):4-10.

［18］SALAZAR DL，UCHIDA N，HAMERSF，et al.Human neural stem cells differentiate and promote locomotor recovery in an early chronic spinal cord Injury NOD-scid mouse model［J］.PLoS One，2010，5(8):e12272.

［19］ABEMATSU M，TSUJIMURA K，YAMANO M，et al.Neurons derived from transplanted neural stem cells restoredisrupted neuronal circuitryin a mouse model of spinal cord injury［J］.JClin Invest，2010，120(9):3255-3266.

［20］BEN-HUR T.Reconstructing neural circuits using transplanted neural stem cells in the injured spinal cord［J］.J Clin Invest，2010，120(9):3096-3098.

［21］PERRIN FE，BONIFACE G，SERGUERA C，et al.Grafted human embryonic progenitors expressing neurogenin-2 stimulate axonal sprouting and improve motor recovery after severe spinal cord injury［J］.PLoSOne，2010，5(12):e15914.

［22］SLAVEN ERCEG，RONAGHI M，ORIA M，et al.Transplanted oligodendrocytes and motoneuron progenitors generated from human embryonic stem cells promote locomotor recovery after spinal cord transection［J］.Stem Cells，2010，28:1541-1549.

［23］于德水，呂剛，曹陽，等.BMSCs移植對(duì)大鼠脊髓損傷后VEGF表達(dá)及細(xì)胞凋亡的影響［J］.中國矯形外科雜志，2011，19(8):658-661.

［24］TOPUZ K，COLAK A，CEMIL B，et al.Combined hyperbaric oxygen and hypothermia treatment on oxidative stress parameters afterspinal cord injury:an experimental study［J］.Arch Med Res，2010，41(7):506-512.

［25］TAIPA，CHANGCK，NIU KC，et al.Attenuating experimental spinal cord injury by hyperbaric oxygen:stimulating production of vasculoendothelial and glial cell line-derived neurotrophic growth factors and interleukin-10［J］.J Neurotrauma，2010，27(6):1121-1127.

［26］COURTINE G，GERASIMENKO Y，VAN DEN BRAND R，et al.Transformation of nonfunctional spinal circuits into functional states after the loss of brain input［J］.Nat Neurosci，2009，12(10):1333-1342.

［27］宋琳，李曉寧，王瑩威，等.電針對(duì)急性脊髓損傷大鼠氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響［J］. 針灸臨床雜志，2011，(27)1:55-57.

［28］OKABE T，SATO C，SAKAMOTO A.Changes in neuropeptide Y gene expression in the spinal cord of chronic constrictive injury model rats after electroconvulsive stimulation［J］.Biomed Res，2010，31(5):287-292.

［29］KENNELLY MJ，ARENA KC，SHAFFER N，et al.Electrical stimulation of the urethra evokes bladder contractions in a woman with spinal cord injury［J］.J Spinal Cord Med，2010，33(3):261-265.

［30］劉麗霞，邰浩清，常加松，等.針刺對(duì)大鼠脊髓損傷后內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的影響［J］.中國中醫(yī)急癥，2011，20(2):270-272.

［31］VICTORIO SC，HAVTON LA，OLIVEIRA AL.Absence of IFNγ expression induces neuronal degeneration in the spinal cord of adult mice［J］.JNeuroinflammation，2010，7:77.

［32］FANGM，HUANG JY，WANG J，et al.Anti-neuroinflammatory and neurotrophic effects of combined therapy with annexin II and reg-2 on injured spinal cord［J］.Neurosignals，2011，19(1):16-43.

［33］CUI YF，XU JC，HARGUS G，et al.Embryonic stem cell-derived L1 overexpressing neural aggregates enhance recovery after spinal cord injury in mice［J］.PLoSOne，2011，6(3):e17126.

［34］OMOTO S，UENO M，MOCHIO S，et al.Genetic deletion of paired immunoglobulin-like receptor B does not promote axonal plasticity or functional recoveryafter traumatic brain injury［J］.J Neurosci，2010，30(39):13045-13052.

［35］王曉冬，陳雪.組織工程修復(fù)脊髓損傷的支架材料構(gòu)型設(shè)計(jì)思考［J］.南通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2010，30(6):407-412.

［36］DU BL，XIONG Y，ZENG CG，et al.Transplantation of artificial neural construct partly improved spinal tissue repair and functional recovery in rats with spinal cord transaction［J］.Brain Res，2011，1400(1):87-98.