食蟹猴脊髓半橫斷損傷模型的建立及其中樞神經(jīng)系統(tǒng)華勒變性的研究.pdf

1、脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)是人類所經(jīng)歷的最具破壞性的外傷之一,常常導(dǎo)致嚴(yán)重的殘障,目前尚無有效治療方法,因此給患者、家庭和社會(huì)造成巨大的影響和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。統(tǒng)計(jì)表明,我國現(xiàn)已有SCI患者約100萬人,而根據(jù)國家生產(chǎn)安全委員會(huì)的初步統(tǒng)計(jì),每年僅由于生產(chǎn)事故所造成的SCI患者就達(dá)5-6萬人,是我國的高發(fā)損傷性病種之一。由于SCI發(fā)生后,中樞神經(jīng)系統(tǒng)(centralnervous system,CNS)神經(jīng)元軸突的再

2、生極為有限,從而使SCI的自我恢復(fù)差、治療困難,因此SCI是困擾醫(yī)學(xué)界的難題,也是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。SCI不僅直接造成受損局部的病理改變,而且會(huì)導(dǎo)致相關(guān)神經(jīng)元遠(yuǎn)端軸突與髓鞘等成分發(fā)生退行性改變,即華勒變性(Wallerian degeneration,WD),而變性的主要成分恰恰是神經(jīng)組織中負(fù)責(zé)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的結(jié)構(gòu)一軸突及其所屬成分。因此,在制定SCI治療策略時(shí),對(duì)這些遠(yuǎn)端變性現(xiàn)象在細(xì)胞及分子水平的研究甚為必要。目前,已有不少學(xué)者對(duì)大鼠、小

3、鼠等低等哺乳動(dòng)物SCI后的華勒變化進(jìn)行了研究,但此類動(dòng)物與人類存在較大差異,使得很多研究結(jié)果難以為臨床治療提供直接的依據(jù)。非人靈長類動(dòng)物(non-human primate)與人類最為近似,但目前尚缺乏此類動(dòng)物SCI后病理及相關(guān)分子表達(dá)變化的研究。本實(shí)驗(yàn)以此為出發(fā)點(diǎn),針對(duì)非人靈長類動(dòng)物-食蟹猴的病理及相關(guān)分子表達(dá)變化進(jìn)行研究,以期為SCI的治療提供新的細(xì)胞學(xué)依據(jù)。
　　 針對(duì)食蟹猴SCI研究中缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的狀況,本研究的第一部分

4、以獲取食蟹猴脊髓、脊椎等部位的相關(guān)基礎(chǔ)資料為主。為此,我們進(jìn)行了大量的測(cè)量,獲取了食蟹猴脊髓、脊椎等部位的解剖數(shù)據(jù)及刺激脊髓、引起肌肉抽搐的最低電壓與電流等參數(shù),這些數(shù)據(jù)目前尚無報(bào)導(dǎo),它們的收集為設(shè)計(jì)靈長類SCI模型以及相關(guān)形態(tài)和功能的研究提供了重要的依據(jù)。
　　 本研究的第二部分以建立食蟹猴的脊髓半橫斷損傷模型為主。我們使用手術(shù)方法,對(duì)12只食蟹猴進(jìn)行了椎板切除術(shù)或椎板切除術(shù)聯(lián)合脊髓半橫斷損傷術(shù)的操作。其中,3只食蟹猴僅接受了

5、椎板切除術(shù),作為假手術(shù)對(duì)照組(下文簡稱為對(duì)照組)；另外9只均接受了椎板切除及脊髓半橫斷損傷術(shù),并對(duì)這些動(dòng)物的行為學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了觀察和評(píng)分:這些SCI后的動(dòng)物分別在術(shù)后約7天、30天和60天接受經(jīng)心灌注固定并取出完整的腦與脊髓。它們分別作為SCI后7天組(下文簡稱為7天組)、SCI后30天組(下文簡稱為30天組)和SCI后60天組(下文簡稱為60天組)。這些食蟹猴為我們研究非人靈長類的CNS在SCI后發(fā)生的變化提供了豐富的實(shí)驗(yàn)材料,為下一步

6、的實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　 在本研究的第三部分,我們研究了食蟹猴脊髓半橫斷損傷后7天和30天時(shí)背側(cè)上行傳導(dǎo)束(dorsal ascending tract,DAT)中WD區(qū)內(nèi)軸突、髓鞘、星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和雪旺細(xì)胞在損傷后的反應(yīng)性改變,并將其與對(duì)照組進(jìn)行了對(duì)比。研究表明,盡管WD區(qū)的軸突在損傷后30天時(shí)絕大部分已被破壞和清除,但其相應(yīng)的髓鞘成分/碎片仍大量存在；神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillar

7、y acidic protein,GFAP)陽性的星形膠質(zhì)細(xì)胞在損傷后7天和30天時(shí)保持穩(wěn)定,形態(tài)和數(shù)量均未見明顯變化；小膠質(zhì)細(xì)胞的數(shù)量在損傷后7天時(shí)即顯著上升,且損傷后30天時(shí)其數(shù)量進(jìn)一步升高；ED1陽性的巨噬細(xì)胞在損傷后7天時(shí)數(shù)量與對(duì)照組相比有顯著性上升,但在損傷后30天時(shí)巨噬細(xì)胞數(shù)量相對(duì)于損傷后7天時(shí)呈顯著下降,但仍高于對(duì)照組:脊髓背索與WD區(qū)均未見到代表外周髓鞘結(jié)構(gòu)的PO陽性標(biāo)記,提示外周的雪旺細(xì)胞并未遷移到WD區(qū)內(nèi)；超微電鏡研

8、究表明,吞噬細(xì)胞是清除髓鞘的主要細(xì)胞。
　　 結(jié)論:為建立穩(wěn)定的、可重復(fù)的食蟹猴SCI模型,本研究采集了這種非人靈長類動(dòng)物的眾多重要參數(shù),為以后設(shè)計(jì)和研制更接近臨床的食蟹猴脊髓損傷儀打下了扎實(shí)基礎(chǔ)；成功制作了食蟹猴脊髓半橫斷損傷模型,所取得的食蟹猴腦與脊髓材料也為詳細(xì)探討SCI后CNS的各種病理變化及分子機(jī)制提供了珍貴的標(biāo)本來源；本文重點(diǎn)對(duì)食蟹猴脊髓半橫斷損傷后WD現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的定量研究,表明髓鞘的遲緩性清除對(duì)軸突的再生構(gòu)成阻