脊髓缺血再灌注損傷

Sakurai-M等［3］通過對家兔脊髓缺血再灌注損傷的研究，認為脊髓短暫缺血後運動神經元的死亡方式不是壞死，而是凋亡。 ），DNA-pk活性增高，再灌注後脊髓神經功能可恢復，而嚴重的缺血時（60min 脊髓缺血再灌注損傷防治方法的研究進展

1 脊髓缺血再灌注損傷模型

自Stenonis(1667年)以來，脊髓缺血損傷(Spinal Cord Ischemia Injury，SCII)動物模型的製作是SCII研究中首先面臨的一個重要課題。目前此模型多以阻斷腹主動脈致SCII為代表［1］，經腹膜後左腎動脈下腹主動脈阻斷造成SCII模型，亦被廣泛的套用；後來有學者經股動脈插氣囊或液囊導管阻斷腹主動脈製作模型。這些模型均存在一共同的不足之處，即同時導致了腹腔及下肢等廣泛的缺血損傷，這無疑影響了對研究脊髓損傷後的行為功能學的評估。伍亞民等［2］套用選擇性阻斷日本大耳白家兔腰動脈製作脊髓缺血損傷輕、中、重度模型獲得很好的效果。徐明在數字減影(DSA)設備監視下行選擇性脊髓動脈造影和栓塞，建立急性SCII動物模型，這在國內外尚少有報導。他發現小顆粒聚乙烯醇 (PVA，直徑118～154μｍ)經椎間動脈注入後，滯留於脊髓前、後縱行動脈鏈內，能有效阻斷局部脊髓血供。這是製備SCII動物模型的一種較為實用的方法。
2 脊髓缺血再灌注損傷機制研究

脊髓缺血再灌注損傷的具體機制尚不清楚，但氧自由基介導的脂質過氧化反應、鈣離子超載、興奮性胺基酸、前列腺素等因素在脊髓損傷機制中起重要的作用已得到公認。近年來在損傷機制研究方面取得了很多進展，較為引人注意的有以下幾個方面。
2.1 脊髓缺血損傷後神經元的死亡方式 Sakurai-M等［3］通過對家兔脊髓缺血再灌注損傷的研究，認為脊髓短暫缺血後運動神經元的死亡方式不是壞死，而是凋亡。他發現在缺血15min、再灌注2天后電泳發現少數神經元細胞核的DNA碎片，並於運動神經元的細胞核中觀察到末端脫氧核苷酸轉移酶1介導的三磷酸脫氧尿苷酸生物素陽性染色。SCII細胞死亡過程中，DNA損傷早於細胞核內碎片的出現，DNA蛋白激酶（DNA-PK）在DNA的修復中起著重要作用。DNA-PK含一個異二聚體的ku抗原及一個分子量為460000Da的催化亞基- DNA-PKc，是一種含絲氨酸及蘇氨酸的激酶。DNA-PK修復DNA時，ku和DNA-PKcs均結合於DNA的自由尾端，結合後DNA-PKcs受到激活，ku能增強此激活作用。Shackelford D A 等［4］研究兔子SCII時發現脊髓短暫缺血時（15min），DNA-pk活性增高，再灌注後脊髓神經功能可恢復，而嚴重的缺血時（60min）DNA-pkcs及多聚酶數量減少，活性受到抑制，致永久性癱瘓。
2.2 脊髓缺血損傷後局部離子環境 人們已認識得後SCII後局部離子環境發生明顯的變化。脊髓缺血、缺氧導致細胞膜通透性增加，離子鈉、鉀、鈣失衡，從而影響脊髓的傳導功能。細胞內的高鈣與線粒體結合，並激活多種酶，致代謝紊亂，產生大量自由基參與脂質過氧化，與離子鈣超負荷等引起微血管痙攣和閉塞，加重微循環障礙。Masaki-M、申才良等［5］發現，脊髓組織損傷區鉀、鎂含量下降，鈉、鈣升高，而血清總鈣沒有明顯變化。血清總鎂傷後開始下降，後又有所回升。這與脊髓傷後細胞膜結構破壞，離子泵活性降低，能量產生障礙有關。Robson等發現如果傷前給予足量的鎂可以促進動物缺血性脊髓損傷的功能恢復。
2.3 脊髓缺血損傷的早期標誌 Shackelford DA［6］研究發現微管輔助蛋白τ在微管組裝的動力因素中起重要作用，微管合成是軸突生長和神經塑型所必需的。缺血促進蛋白分解，影響激酶和磷酸酶的活性，長時間缺血致截癱時發現τ被去磷酸化。τ的這種變化可影響到微管的穩定性，進而影響到神經可塑性及軸突運輸功能。缺血後Tau-1明顯下降的機制可能有三種：(1)至少一個位點被去磷酸化；(2)被降解導致大分子τ減少；(3)τ過磷酸化，Tau-1免疫反應性下降。缺血時τ在10～30min內很快去磷酸化，再灌注後MAP激酶被激活，τ又復磷酸化，未發現τ過磷酸化。動脈阻斷15min時，鈣離子依賴性激酶Ⅱ的活性下降70%，再灌注後又迅速磷酸化。研究發現此激酶的活性變化和蛋白τ的去磷酸化是脊髓缺血損傷早期的敏感性標誌。
2.4 脊髓缺血再灌注損傷的脂質變化 Lukacova N等［7］的研究表明脊髓局部缺血時，脂質發生過氧化反應並伴有明顯的脂質分解過程。缺血時TBA、RS明顯升高，磷酯醯纖維醇（IP）、EP、EPLS與PA等均明顯降低，缺血20min後仍可見絲氨酸磷酯（SP）的改變。再灌注後伴有IP、EPLS、PA下降，而EP維持缺血時水平。
2.5 脊髓缺血再灌注損傷中的保護因素 Kluchova D［8］發現脊髓缺血再灌注後，NADH脫氫酶明顯存在於背角、中心周圍區、骶副交感神經核中，4天后出現於中央灰質區及神經核壞死區。Marsala J［9］使用銀染色發現脊髓灰質中NADPH-硫辛醯胺脫氫酶強陽性染色的神經元能對抗缺血。在腹主動脈結紮後40min或再灌注1天后，該強陽性染色的神經元及其軸突主要位於下腰髓Ⅰ～Ⅲ、Ⅹ層，骶2副交感神經元中。儘管Ⅳ～Ⅶ層神經元廣泛壞死，但此區域內大量陽性染色的神經元未發生壞死。其對抗缺血的機制尚不明確，推測與一氧化氮（NO）的擴血管作用有關。
體內活性蛋白C（APC）是一種抗凝因子，Hirose K等［10］在大鼠SCII的研究中發現在靜脈給予APC組和使用氮芥類藥物造成白細胞減少組，SCII後TNF-α、IL-8、過氧化酶等升高的水平較其它組明顯減低。其實驗表明APC對抗SCII的作用是通過抑制中性粒細胞來實現的，具體機制可能是抑制了中性粒細胞的一活性因子TNF-α，且絲氨酸蛋白酶的活性在其中起重要作用。
脊髓缺血再灌注損傷的病理機制複雜，人們對此的認識尚正逐漸深入。如近年來，人們已逐漸對內皮素-1（ET-1）在SCII中的作用有了一定程度的認識，不少實驗表明ET-1參與SCII的致傷機制，並是傷後4～24h的重要損害因子之一。隨著對脊髓缺血損傷病理機制的逐漸認識，人們在脊髓缺血再灌注損傷的防治方法上也取得了較多的進展。
3 脊髓缺血再灌注損傷防治方法的研究進展

臨床上，脊髓缺血再灌注損傷常合併或繼發在脊柱脊髓外傷和病變中，少有單獨發生。故在治療脊柱脊髓傷病時，SCII就已在獲得防治。常用的方法有外科手術、藥物治療、基因治療、移植治療等，另外還有其特殊的防治措施。
3.1 特殊措施 胸心外科、血管外科的部分手術中常需要短時或永久阻斷腹主動脈、腰動脈等，導致SCII，術後引起相應的脊髓損傷症狀。近年來許多研究表明，如果在阻斷這些重要動脈前，先短暫夾閉該動脈數分鐘，進行一定時間的缺血耐受訓練後，可減少SCII的程度［11，12］。此現象最先發現於大腦組織中，且不同動物、中樞神經系統的不同部位對缺血的敏感程度不一樣，海馬錐體區最敏感，而腦幹則不敏感。Nzau Munyao實驗時先耐受性短暫夾閉兔子腹主動脈12.5min，12h後再阻斷30min，發現脊髓前角運動神經元在形態上的損傷徵象明顯低於未進行缺血訓練組，監測前肢功能亦未見明顯損傷。並證實了預先進行缺血耐受訓練的時間長短取決於不同組織對缺血的敏感性，一般是造成組織梗死所需時間的30%～40%；他還發現不同動物、不同組織均能產生這種現象，且開始缺血訓練到按手術要求處理該血管的間隔時間長短不一樣，腦組織間隔1～5天，兔子脊髓則為12h，而心臟及骨骼肌僅為數分鐘。另外，Radonak J研究發現此類需阻斷重要動脈的手術，術後開放該動脈時如進行逐步充血、充氧，亦可減少SCII［13］。
有不少實驗採取溫度控制來減少SCII，產生了一定的效果。Perdrizet GA［14］等在處理該動脈前，使體溫升高至42.5℃，持續15min，致全身熱休克，再恢復正常體溫，6～8 h後再阻塞動脈，研究表明這樣對脊髓有保護作用。同樣，低溫亦有相同效應［15～18］。Radonak J在硬膜外用5℃鹽水使脊髓降溫，整個缺血過程脊髓溫度為26.8℃，再阻斷胸主動脈，脊髓可耐受缺血40min。輕、中度低溫（32～35℃）可使缺血再灌注後的腦脊液中的葡萄糖含量降低，但對相應的神經組織無損害，不產生任何遠期影響。
3.2 外科手術 臨床上患者脊柱骨性組織、韌帶等軟組織的結構改變，是造成SCII的一重要原因，SCII後組織水腫，又可加重SCII。目前已廣泛的認為，脊柱脊髓外傷後早期在6～8h內行手術減壓是治療SCII的關鍵。
3.3 藥物治療 臨床上後尚無特殊用藥，藥物治療進展不大。損傷早期仍多套用糖皮質激素（地塞米松、甲基強的松龍等），以減輕炎症反應。近年來有許多文章相繼報導一些新藥有助於SCII後神經功能恢復，如尼莫地平、強力黴素、Tirilazad、右羥嗎喃、放線菌酮環己醯亞胺等等，但療效均不肯定，臨床上沒有普遍套用。損傷後期多套用神經再生因子和神經營養因子等治療，有一定的收效，如神經生長因子（NGF）、神經營養因子-3（NT-3）和腦源性神經營養因子（BDNF）等。
3.4 基因治療 基因治療是通過轉基因技術，使含神經營養基因的細胞分泌神經營養素，促進神經功能恢復。目前該方法的研究尚處於探索階段。
3.5 移植治療 近年來的大量實驗研究表明，進行神經幹細胞、胚胎幹細胞移植及外周神經移植是後期治療脊髓嚴重損傷的一種比較有希望的方法。McDonald等［19］報導將胚胎幹細胞植入大鼠脊髓損傷區後能存活，且移行至傷區以外8mm，使大鼠能負重站立，並部分改善後肢協調運動。Giovanini等［20］把人胚胎脊髓組織植入大鼠脊髓損傷區，證實在損傷區有大量的軸突再生。Olsen L［21］採用多根肋間神經移植來橋接大鼠脊髓缺損間隙，發現可使臨近的白質改道與遠端的灰質連線，從而促進其後肢功能恢復。亦有不少實驗進行雪旺細胞移植，也取得可喜的實驗結果。