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1、1脊髓缺血再灌注损伤的病理机制及治疗脊髓损伤至今仍然被认为是一种无特殊治疗方法的伤病。近 20 年来人们对脊髓损伤的病因及机制进行了大量的基础研究和临床观察，认识到原发性脊髓损伤后的继发性损害，如缺血再灌注损伤是造成神经损伤的一个重要因素。本文将目前对脊髓缺血再灌注损伤的研究进展做一综述。1 脊髓缺血再灌注损伤模型自 Stenonis(1667 年)以来，脊髓缺血损伤(Spinal Cord Ischemia Injury，SCII)动物模型的制作是 SCII 研究中首先面临的一个重要课题。目前此模型多以阻断腹主动脉致 SCII 为代表1，经腹膜后左肾动脉下腹主动脉阻断造成 SCII 模型，亦
2、被广泛的应用；后来有学者经股动脉插气囊或液囊导管阻断腹主动脉制作模型。这些模型均存在一共同的不足之处，即同时导致了腹腔及下肢等广泛的缺血损伤，这无疑影响了对研究脊髓损伤后的行为功能学的评估。伍亚民等2应用选择性阻断日本大耳白家兔腰动脉制作脊髓缺血损伤轻、中、重度模型获得很好的效果。徐明在数字减影(DSA)设备监视下行选择性脊髓动脉造影和栓塞，建立急性 SCII动物模型，这在国内外尚少有报道。他发现小颗粒聚乙烯醇 (PVA，直径118154)经椎间动脉注入后，滞留于脊髓前、后纵行动脉链内，能有效阻断局部脊髓血供。这是制备 SCII 动物模型的一种较为实用的方法。2 脊髓缺血再灌注损伤机制研究脊髓
3、缺血再灌注损伤的具体机制尚不清楚，但氧自由基介导的脂质过氧化反应、钙离子超载、兴奋性氨基酸、前列腺素等因素在脊髓损伤机制中起重要的作用已2得到公认。近年来在损伤机制研究方面取得了很多进展，较为引人注意的有以下几个方面。2.1 脊髓缺血损伤后神经元的死亡方式 Sakurai-M 等3通过对家兔脊髓缺血再灌注损伤的研究，认为脊髓短暂缺血后运动神经元的死亡方式不是坏死，而是凋亡。他发现在缺血 15min、再灌注 2 天后电泳发现少数神经元细胞核的 DNA 碎片，并于运动神经元的细胞核中观察到末端脱氧核苷酸转移酶 1 介导的三磷酸脱氧尿苷酸生物素阳性染色。SCII 细胞死亡过程中，DNA 损伤早于细胞
4、核内碎片的出现，DNA 蛋白激酶（DNA-PK）在 DNA 的修复中起着重要作用。DNA-PK 含一个异二聚体的 ku 抗原及一个分子量为 460000Da 的催化亚基- DNA-PKc，是一种含丝氨酸及苏氨酸的激酶。DNA-PK 修复 DNA 时，ku 和 DNA-PKcs 均结合于 DNA 的自由尾端，结合后 DNA-PKcs 受到激活，ku 能增强此激活作用。Shackelford D A 等4研究兔子 SCII 时发现脊髓短暂缺血时（15min），DNA-pk 活性增高，再灌注后脊髓神经功能可恢复，而严重的缺血时（60min）DNA-pkcs 及多聚酶数量减少，活性受到抑制，致永久性瘫
5、痪。2.2 脊髓缺血损伤后局部离子环境 人们已认识得后 SCII 后局部离子环境发生明显的变化。脊髓缺血、缺氧导致细胞膜通透性增加，离子钠、钾、钙失衡，从而影响脊髓的传导功能。细胞内的高钙与线粒体结合，并激活多种酶，致代谢紊乱，产生大量自由基参与脂质过氧化，与离子钙超负荷等引起微血管痉挛和闭塞，加重微循环障碍。Masaki-M、申才良等5发现，脊髓组织损伤区钾、镁含量下降，钠、钙升高，而血清总钙没有明显变化。血清总镁伤后开始下降，后又有所回升。这与脊髓伤后细胞膜结构破坏，离子泵活性降低，能量产生障碍有关。Robson 等发现如果伤前给予足量的镁可以促进动物缺血性脊髓损伤的功能恢复。32.3 脊
6、髓缺血损伤的早期标志 Shackelford DA6研究发现微管辅助蛋白 在微管组装的动力因素中起重要作用，微管合成是轴突生长和神经塑型所必需的。缺血促进蛋白分解，影响激酶和磷酸酶的活性，长时间缺血致截瘫时发现 被去磷酸化。 的这种变化可影响到微管的稳定性，进而影响到神经可塑性及轴突运输功能。缺血后 Tau-1 明显下降的机制可能有三种：(1)至少一个位点被去磷酸化；(2)被降解导致大分子 减少；(3) 过磷酸化，Tau-1 免疫反应性下降。缺血时 在1030min 内很快去磷酸化，再灌注后 MAP 激酶被激活， 又复磷酸化，未发现 过磷酸化。动脉阻断 15min 时，钙离子依赖性激酶的活性下
7、降 70%，再灌注后又迅速磷酸化。研究发现此激酶的活性变化和蛋白 的去磷酸化是脊髓缺血损伤早期的敏感性标志。2.4 脊髓缺血再灌注损伤的脂质变化 Lukacova N 等7的研究表明脊髓局部缺血时，脂质发生过氧化反应并伴有明显的脂质分解过程。缺血时 TBA、RS 明显升高，磷酯酰纤维醇（IP）、EP、EPLS 与 PA 等均明显降低，缺血 20min 后仍可见丝氨酸磷酯（SP）的改变。再灌注后伴有 IP、EPLS、PA 下降，而 EP 维持缺血时水平。2.5 脊髓缺血再灌注损伤中的保护因素 Kluchova D8发现脊髓缺血再灌注后，NADH 脱氢酶明显存在于背角、中心周围区、骶副交感神经核中
8、，4 天后出现于中央灰质区及神经核坏死区。Marsala J9使用银染色发现脊髓灰质中 NADPH-硫辛酰胺脱氢酶强阳性染色的神经元能对抗缺血。在腹主动脉结扎后 40min 或再灌注 1 天后，该强阳性染色的神经元及其轴突主要位于下腰髓、层，骶 2 副交感神经元中。尽管层神经元广泛坏死，但此区域内大量阳性染色的神经4元未发生坏死。其对抗缺血的机制尚不明确，推测与一氧化氮（NO）的扩血管作用有关。体内活性蛋白 C（APC）是一种抗凝因子，Hirose K 等10在大鼠 SCII 的研究中发现在静脉给予 APC 组和使用氮芥类药物造成白细胞减少组，SCII 后 TNF-、IL-8、过氧化酶等升高的
9、水平较其它组明显减低。其实验表明 APC 对抗 SCII的作用是通过抑制中性粒细胞来实现的，具体机制可能是抑制了中性粒细胞的一活性因子 TNF-，且丝氨酸蛋白酶的活性在其中起重要作用。脊髓缺血再灌注损伤的病理机制复杂，人们对此的认识尚正逐渐深入。如近年来，人们已逐渐对内皮素-1（ET-1）在 SCII 中的作用有了一定程度的认识，不少实验表明 ET-1 参与 SCII 的致伤机制，并是伤后 424h 的重要损害因子之一。随着对脊髓缺血损伤病理机制的逐渐认识，人们在脊髓缺血再灌注损伤的防治方法上也取得了较多的进展。3 脊髓缺血再灌注损伤防治方法的研究进展临床上，脊髓缺血再灌注损伤常合并或继发在脊
10、柱脊髓外伤和病变中，少有单独发生。故在治疗脊柱脊髓伤病时，SCII 就已在获得防治。常用的方法有外科手术、药物治疗、基因治疗、移植治疗等，另外还有其特殊的防治措施。3.1 特殊措施 胸心外科、血管外科的部分手术中常需要短时或永久阻断腹主动脉、腰动脉等，导致 SCII，术后引起相应的脊髓损伤症状。近年来许多研究表明，如果在阻断这些重要动脉前，先短暂夹闭该动脉数分钟，进行一定时间的缺血耐受训练后，可减少 SCII 的程度11，12。此现象最先发现于大脑组织中，且不同动物、中枢神经系统的不同部位对缺血的敏感程度不一样，海马锥体区最敏感，而5脑干则不敏感。Nzau Munyao 实验时先耐受性短暂夹闭
11、兔子腹主动脉12.5min，12h 后再阻断 30min，发现脊髓前角运动神经元在形态上的损伤征象明显低于未进行缺血训练组，监测前肢功能亦未见明显损伤。并证实了预先进行缺血耐受训练的时间长短取决于不同组织对缺血的敏感性，一般是造成组织梗死所需时间的 30%40%；他还发现不同动物、不同组织均能产生这种现象，且开始缺血训练到按手术要求处理该血管的间隔时间长短不一样，脑组织间隔 15 天，兔子脊髓则为 12h，而心脏及骨骼肌仅为数分钟。另外，Radonak J 研究发现此类需阻断重要动脉的手术，术后开放该动脉时如进行逐步充血、充氧，亦可减少SCII13。有不少实验采取温度控制来减少 SCII，产生
12、了一定的效果。Perdrizet GA14等在处理该动脉前，使体温升高至 42.5，持续 15min，致全身热休克，再恢复正常体温，68 h 后再阻塞动脉，研究表明这样对脊髓有保护作用。同样，低温亦有相同效应1518。Radonak J 在硬膜外用 5盐水使脊髓降温，整个缺血过程脊髓温度为 26.8，再阻断胸主动脉，脊髓可耐受缺血 40min。轻、中度低温（3235）可使缺血再灌注后的脑脊液中的葡萄糖含量降低，但对相应的神经组织无损害，不产生任何远期影响。3.2 外科手术 临床上患者脊柱骨性组织、韧带等软组织的结构改变，是造成SCII 的一重要原因，SCII 后组织水肿，又可加重 SCII。目
13、前已广泛的认为，脊柱脊髓外伤后早期在 68h 内行手术减压是治疗 SCII 的关键。 3.3 药物治疗 临床上后尚无特殊用药，药物治疗进展不大。损伤早期仍多应用糖皮质激素（地塞米松、甲基强的松龙等），以减轻炎症反应。近年来有许多文章相6继报道一些新药有助于 SCII 后神经功能恢复，如尼莫地平、强力霉素、Tirilazad、右羟吗喃、放线菌酮环己酰亚胺等等，但疗效均不肯定，临床上没有普遍应用。损伤后期多应用神经再生因子和神经营养因子等治疗，有一定的收效，如神经生长因子（NGF）、神经营养因子-3（NT-3）和脑源性神经营养因子（BDNF）等。3.4 基因治疗 基因治疗是通过转基因技术，使含神经
14、营养基因的细胞分泌神经营养素，促进神经功能恢复。目前该方法的研究尚处于探索阶段。3.5 移植治疗 近年来的大量实验研究表明，进行神经干细胞、胚胎干细胞移植及外周神经移植是后期治疗脊髓严重损伤的一种比较有希望的方法。McDonald等19报道将胚胎干细胞植入大鼠脊髓损伤区后能存活，且移行至伤区以外8mm，使大鼠能负重站立，并部分改善后肢协调运动。Giovanini 等20把人胚胎脊髓组织植入大鼠脊髓损伤区，证实在损伤区有大量的轴突再生。Olsen L21采用多根肋间神经移植来桥接大鼠脊髓缺损间隙，发现可使临近的白质改道与远端的灰质连接，从而促进其后肢功能恢复。亦有不少实验进行雪旺细胞移植，也取得
15、可喜的实验结果。【参考文献】1 Qayumi AK，Janusz MT，Lystir DM，et al.Animal model for investigation of spinal cord injury caused by aoutic cross-clamping.J Invest Surg，1997，10：47-52.2 伍亚民，王正国，朱佩芳，等.脊髓缺血损伤动物模型及行为的实验研究.中华创伤外科杂志，2000，16：157-159.3 akurai M，Hayashi T，Abe K，et al.Delayed and selective motor neuron death a
16、fter transient spinal cord ischemia： a role of apoptosis?J Thorac Cardiovasc Surg，1998，115(6)：1310-1315.4 Shackelford DA，Tobaru T，Zhang S，et al.Changes in expression of the DNA repair protein complex DNA dependent protein kinase after ischemia and reperfusion.J 7Neurosci，1999，19(12)：4727-4738.5 申才良，江曙，董英海，等.兔脊髓损伤后钠钾钙镁含量变化及临床意义.中国骨伤，1999，12：18-20.6 Shackelford DA，Nelson KE.Changes in phosphorylation of tau during isch
