脊髓切开术应用于大鼠创伤性脊髓损伤的治疗效果观察及机制探讨

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背景:创伤性脊髓损伤是影响人类社会健康的一种严重疾病。为寻找脊髓损伤的有效治疗方法,科研工作者在不停的探索。脊髓切开术(Myelotomy)作为一种手术方法已经有百余年的应用历史,它不仅可以用于脊髓损伤(Spinalcordinjury,SCI)相关并发症的治疗,如痉挛、疼痛、脊髓空洞症等,更有报道将其直接应用于脊髓损伤本身的治疗。脊髓切开术通过切开创伤后脊髓的硬脊膜、软脊膜,甚至肿胀的脊髓,使得脊髓内部的压力得以降低,积血、液化及坏死物质释放流出,减轻神经功能的进一步恶化而达到治疗的效果。由于各种脊髓损伤新的治疗研究层出不穷,而该方法又因其直接触及脊髓,有一定创伤和再损伤的危险,因而在脊髓损伤科学研究的历史上一直没有受到足够重视,甚至被置于遗忘的角落。但我们意识到,近年来,面临脊髓损伤治疗这样一个世界性难题,我们应对任何可能有效的治疗方法进行深入探索。   在既往的基础研究及临床试验中报道,脊髓切开术的实施大多集中在脊髓损伤后即刻、脊髓损伤后24小时之内进行,而关于脊髓切开术能否应用于脊髓损伤24小时之后的研究甚少。近年,曾有少量关于脊髓切开术应用于脊髓损伤治疗的临床报道,但干预标准、评价方法、机制研究等内容不甚全面。从临床大量病例院前和院内急救的时限看,脊髓损伤72小时后行脊髓切开术是否有效的研究更有意义。因此,本实验根据大量的文献研究学习及临床工作的经验对脊髓切开术应用于大鼠创伤性脊髓损伤的治疗效果观察及机制探讨进行了精心设计,旨在对以下两个问题进行研究和讨论:(1)脊髓损伤后72小时进行脊髓切开术是否仍有确切效果;(2)脊髓切开术对脊髓及神经组织的影响机制是什么。   本实验研究根据NYU规范制备成年雌性SD大鼠T10脊髓损伤模型,通过综合脊髓损伤后病理学演变特点,选取脊髓损伤后72小时为脊髓切开术的实施时间点,对损伤后脊髓实施切开术;利用运动行为学、组织病理形态学、分子生物学等方法进行评价,观察脊髓切开术对脊髓损伤后运动功能恢复的作用,并对其作用机制进行初步研究和分析,为其它相关基础实验及脊髓损伤的临床试验提供一定的参考依据。   材料与方法:利用NYU打击器(NewYorkUniversityImpactor)重物下落撞击法,以25gcf(克厘米势能)致伤力制作成年雌性SD大鼠T10脊髓损伤模型,损伤后随机分为两组即脊髓损伤组(B组,n=35)和脊髓损伤手术治疗组(C组,n=35),另设单纯椎板去除对照组(A组,n=16)。脊髓损伤手术治疗组在损伤后72小时进行脊髓切开术,行背侧纵行切开硬脊膜及软脊膜并深入脊髓直至中央管,释放脊髓内部积血及液化坏死物质。脊髓损伤后不同时间点采用盲法对大鼠进行BBB评分(Basso-Beattie-BresnahanLocomotorRatingScale),观察后肢运动功能;各组大鼠在脊髓损伤造模后的第42天进行组织取材,行HE染色(HematoxylinandEosinStaining,苏木素-伊红染色)及LFB染色(LuxolFastB1ueStaining,勒克司坚牢蓝染色),进行组织病理学观察,观察自质传导纤维的髓鞘脱失情况,计算残存白质面积;在损伤后不同时间点进行分子生物学检测,利用实时定量聚合酶链反应(Real-timeQuantitativePolymeraseChainReaction,RT-qPCR)方法检测组织中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、含半胱氨酸的天冬氢酸蛋白水解酶-3(Caspase-3)、核因子-κb(NF-κb)、的相对含量。对以上各数据进行统计学分析比较。   结果:   (1)运动行为学方面:A组(单纯椎板去除组)大鼠在整个观察期间各时间点的运动评分均为21分,稳定无变化。B组(脊髓损伤组)和C组(脊髓损伤手术治疗组),在脊髓损伤后第一天双后肢均呈0分。C组在损伤后72小时接受脊髓切开手术。损伤后第21天,C组的BBB评分高于B组且差异有统计学意义(p=0.044<0.05),C组的双后肢运动评分为13.14±3.32。尽管B组大鼠运动功能也有一定程度的改善(10.10±0.89),但较C组低。脊髓损伤后第28天、35天、42天时检测显示B组和C组的运动评分差异均有统计学意义。   (2)组织病理学方面:至观察期42天时,A组脊髓组织的中心、头端及尾端,正常白质面积均为100%,无脱髓鞘表现;B组及C组的头端、尾端残存白质面积均大于各自的损伤中心部位;C组头端残存白质面积(48.89±12.15%)大于B组(28.69±9.03%),p=0.010<0.05,差异有统计学意义:C组尾端残存白质面积(55.94±15.82%)大于B组(21.31±9.18%),p=0.02<0.05,差异有统计学意义;而B、C两组损伤中心的面积大小无差异。   (3)分子生物方面:B组与C组全段脊髓组织TNF-α的相对定量在脊髓损伤后5天、7天及14天均有差异,各时间点B组TNF-α的相对定量均高于C组,且具有统计学差异。脊髓组织分段检测显示,B组的头端、损伤中心及尾端的TNF-α含量在5天、7天、14天时均高于C组相应部位,且差异具有统计学意义(p<0.05)。B组与C组全段脊髓组织Caspase-3的相对定量在脊髓损伤后5天、7天及14天未见明显统计学差异,相应分段检测亦无差异。B组与C组全段脊髓组织NF-κb的相对定量各时间点间无统计学差异(p>0.05)。   结论:   (1)脊髓切开术有助于促进脊髓损伤后大鼠后肢运动功能的恢复。   (2)脊髓切开术对于脊髓原发损伤区域的形态学保护作用不明显,但对于损伤中心的头端以及尾端具有保护作用,有助于更多残存白质传导束的保留,有助于减轻脱髓鞘现象的发生。   (3)脊髓切开术的作用机制可能与清除局部坏死物质,改善损伤局部内环境,从而抑制局部细胞凋亡有关。   (4)大鼠脊髓损伤后72小时实施脊髓切开术对神经功能的改善有促进作用。
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