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既往认为,轴突变性是轴突损伤后缺乏来自胞体的营养物质而产生的被动死亡。近年发现,适当的干预措施可以延缓轴突变性。视神经(optic nerve, ON)夹伤后,一部分轴突并未在损伤即刻断裂,而是在伤后因损伤区微环境变化及轴突内轴浆运输障碍而逐渐引起继发性轴突离断,最终造成轴突连续性的丧失。因此,在继发性轴突离断之前给予适当治疗,将有可能挽救部分轴突并恢复其功能。聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)是高分子聚合物,无毒、亲水并能促使细胞膜修复。本研究旨在探讨PEG对成年大鼠视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells, RGCs)受损轴突的修复作用。第一部分:建立了一种适用于中枢神经变性研究的ON夹伤模型。脑与脊髓组织结构错综复杂,神经元胞体与走向不一的神经纤维混存,难以区分交织在一起的轴突逆行性及顺行性变性,因此不是用于中枢神经系统(central nervous system, CNS)轴突变性研究的理想器官。而ON属CNS白质结构,由RGCs轴突和胶质细胞组成,成分较为单一,神经纤维走向一致,且ON眶内段易于损伤、实验操作与观察。我们用镊端宽度1mm与夹持力148 g的小号动脉阻血镊于球后2 mm处夹持左侧ON,致伤时间10 s。术后随机分为两组(每组6只):一组动物术后立即于双侧上丘表面放置逆行荧光染料荧光金(FluroGold, FG),72 h后处死。取双侧视网膜铺片,ON冰冻连续切片。另一组动物术后72 h常规灌注固定,取ON冰冻连续切片,分别行β-tubulin及NF-M免疫组化染色和HE染色。结果显示左侧ON夹伤后3 d,同侧视网膜内未见FG逆行标记的RGCs,ON基质连续,夹伤部位形成一条宽达1 mm的损伤带, FG标记的神经纤维被阻断于损伤远侧,损伤远侧的?-tublin阳性纤维多已崩溃,NF-M阳性纤维数量较多,部分纤维末梢形成膨大的回缩球。表明ON夹伤后神经元轴突完全离断,中枢神经基质的连续性得以保持,损伤远侧段轴突发生典型的沃勒变性(Wallerian degeneration),从而为中枢神经沃勒变性及其药物治疗研究的筛选和评估提供了简单实用的实验模型。第二部分:采用上述ON夹伤模型,研究大鼠ON夹伤后PEG对RGCs受损轴突的修复作用。72只成年雌性SD大鼠随机分为PEG治疗和PBS对照两大组,每组再分为FG上丘逆行标记和免疫组化亚组,每亚组6只动物。夹伤动物ON后,治疗组和对照组立即分别在ON损伤区放置浸有PEG (MW-2000; 50%, w/v)或PBS(0.0l mol/L, pH 7.4 )的明胶海绵,放置时间为2 min。FG上丘标记组动物处死前3d在双侧上丘放置FG,并在ON夹伤后3 d、7 d和14 d取出左侧视网膜平铺,荧光显微镜下计数FG标记的RGCs。免疫组化组动物ON夹伤3 d、7 d和14 d过量麻醉处死动物灌注取ON行连续冰冻切片,免疫组化NF-M染色,荧光显微镜下分别计数距损伤区近侧端和远侧端250μm及500μm处长度大于25μm的NF-M染色阳性神经纤维数量。结果显示:(1)3 d时治疗和对照两组动物视网膜内均未发现FG标记的RGCs,而在7d和14d时治疗组RGCs均数(523.60±51.92和896.00±16.67)均显著高于对照组(222.00±91.09和449.25±36.25,p<0.01)。(2)相同时间点距损伤区不同距离NF-M染色阳性纤维均数的比较:3d时间点除近侧段250μm处治疗组神经纤维均数(12.85±4.09)显著高于PBS对照组(6.38±3.92,p<0.01)外,近侧段距损伤区500μm处、远侧段距损伤区500μm处和250μm处治疗组(18.00±2.17、19.00±3.24和17.45±2.17)与对照组(12.95±3.97、17.26±1.97和13.28±6.94)间均无显著性差异(p>0.05)。7d时间点在所有4个距离点(即近侧段250μm及500μm处,以及远侧段距损伤区500μm和250μm处),治疗组纤维均数(21.98±1.52、17.98±2.15、18.77±2.58和18.90±3.72)均较对照组(13.79±5.09、12.94±7.16、13.67±3.19和12.63±3.91)显著增多(p<0.05) 14d时间点在近侧段距损伤区500μm处、250μm处及远侧段距损伤区500μm处神经纤维均数(11.50±1.73、14.33±4.05和13.67±2.37)显著高于对照组(6.94±1.05、6.17±2.13和10.16±3.03,p<0.05)。远侧段250μm处治疗组与对照组(11.53±4.26和9.72±3.14)间无显著性差异(p>0.05)。(3)不同时间点距损伤区相同距离神经纤维均数的比较:近侧段距损伤区500μm处在3d时间点,治疗组(18.00±2.17)与对照组(12.95±3.97)间无显著性差异(p>0.05);而在7 d和14 d时间点治疗组(21.98±1.52和11.50±1.73)明显高于对照组(13.79±5.09和6.94±1.05, p<0.01)。近侧段距损伤区250μm处在3 d、7d和14 d时间点,治疗组(12.85±4.09、17.98±2.15和14.33±4.05)显著高于对照组(6.38±3.92、12.94±7.16和6.17±2.13,p<0.05)。远侧段距损伤区250μm处3d和14d时治疗组(17.45±2.17和11.53±4.26)与对照组(13.28±6.94和9.72±3.14)间无显著差异(p>0.05),而7d时治疗组纤维数(18.90±3.72)显著高于对照组(12.63±3.91,p<0.01)。远侧段距损伤区500μm处3 d时治疗组(19.00±3.24)与对照组(17.26±1.97)间无显著差异(p>0.05);而在7 d和14 d时治疗组(18.77±2.58和13.67±2.37)明显高于对照组(13.67±3.19和10.16±3.03),p <0.05)由此得出结论,在ON夹伤后立即给予PEG治疗可有效修复受损的轴突,延缓轴突变性。