髓复康对急性脊髓损伤恒河猴神经功能及病理变化的影响

何 爽,张万强,朱 嘉,李 莉,孔焕宇*

(1.长春大学特殊教育学院,吉林长春130022;2.中国中医科学院望京医院,北京100032)

急性脊髓损伤(ASCI)后原发性病理改变主要包括神经元及血管的破坏,继之由于一系列生化和病理机制的变化,引起继发性脊髓损伤(SSCI)[1],及时防治SSCI,可以阻断SSCI的病理学恶性循环链,减轻脊髓损伤的后遗症,提高患者的生存质量。本实验的目的在于通过观察SSCI恒河猴功能恢复情况及病理组织学改变,评价髓复康对ASCI的疗效。

1 材料和方法

1.1 药物与试剂 中药髓复康(SFK)由生黄芪、川芎、赤芍、红花、葛根和三七等8味中草药组成,水煎,生药浓度为2.5 g/mL。

1.2 模型制备与分组 成年雄性恒河猴14只(购自军事医学科学院,合格证号:0019631),体重6 500～7 500 g,其中10只在无菌手术下造成脊髓T12右侧半横断损伤模型[2],随机分为髓复康组(S)和模型组(M)各5只,其余4只为正常对照组(N)。

1.3 喂药方法 术后髓复康组灌喂髓复康水煎液,每日1次,共30 d,每次生药剂量为8.55 g/kg。第一次喂药在麻醉清醒后4 h以内,其余两组恒河猴按髓复康组方式灌喂等量的生理盐水。

1.4 组织学检查 于术后30 d,在5%戊巴比妥钠(0.1 mL/kg)配合速眠新(0.1 mL/kg)麻醉下,经左心室升主动脉插管,依次用生理盐水和4%多聚甲醛PBS溶液灌注固定。以半横断损伤区为中心,取出长1 cm 的脊髓组织,投入4%多聚甲醛内继续固定24 h。按常规制备脊髓损伤区的石蜡冠状切片,切片厚5 μ m,连续切片,每隔5张取1张,每只动物取3张切片。行HE染色及Nissl染色,光镜观察脊髓损伤区组织病理学改变。

1.5 行为学观察 观察术后24,7,14,21,30 d右后肢自主运动、肌力、肌张力的改变,结合文献[3-4]对肌力进行评分。

1.6 统计学方法 应用统计学软件进行单因素方差分析和q检验,所得数据用均数±标准差(±s)表示。

2 结果

2.1 动物行为学观察 术后1 d,各损伤组右下肢肌力为0级,肌张力下降,表现为迟缓性瘫。术后7 d, M组无明显好转;S组对针刺有反应,肌力可到1级。术后14～21 d,M组脊髓半横断侧肌张力有所增高,肌萎缩明显,肌力1级;S组患肢开始出现自主活动,多数患肢肌力达到3级。术后30 d,M组有3只肌力可到2级;S组有4只患肢肌力可达到4级,能主动握持,可行走;另外一只肌力也大于3级(见表1)。

表1 恒河猴脊髓半切手术后不同时间肌力评分 级

2.2 组织病理学表现 N组:在HE染色切片上,N组下胸髓的形态结构清晰,左右形态对称,中央区是灰质带,灰质带的两侧是脊髓白质,界线清晰。在Nissl染色切片上,神经元数量较多,形态多样,其形体大中小兼具。神经元结构正常,胞核大而浅染,位于中央,核仁清晰;尼氏颗粒清晰,粗大,紫蓝色,均匀分布在胞浆内。M组:在HE染色切片上,损伤使灰质及白质的连续性被破坏和中断,结构紊乱,界线模糊,损伤灶有不规则空腔,且损伤灶已侵及对侧,神经细胞不同程度肿胀、变性、坏死;白质神经纤维溃变、消失,有散在空洞形成,损伤区及邻区内结缔组织增生。Nissl染色切片上,损伤区及邻区内正常神经元的数目稀少,多数神经元呈现不同程度的变性、坏死。表现为:核仁偏位或消失,尼氏体凝聚成粗大而不规则的团块,严重者,胞核固缩、碎裂、消失,尼氏体崩解,胞浆内出现空泡,细胞崩解消失。S组:多数样本上灰质及白质的连续性亦被破坏和中断,但损伤灶局限于患侧,其破坏程度也较M组轻,向嘴尾两侧延伸的范围明显小于M组,细胞变性坏死程度减轻。损伤灶邻区内正常神经元的数目明显多于M组,神经元细胞变性坏死较M组轻(见表2)。

表2 脊髓损伤区正常神经元平均值(±s) 个

表2 脊髓损伤区正常神经元平均值(±s) 个

注:与N组比较,#P＜0.05;与M组比较,△P＜0.05。

组别 n 神经元计数N组 4 14.00±0.816 M组 5 6.00±1.581# S组 5 10.60±1.140#△

3 讨论

ASCI后运动功能障碍的原因,一方面是由于原发性脊髓损伤直接造成的,是不可逆的[5-6];另一方面则是由继发性脊髓损伤所致。是造成脊髓受损的主要因素,是可逆的。因此,在ASCI后积极治疗原发性脊髓损伤的同时,如何保护脊髓组织、减少或预防继发性损伤,进而促进神经元及轴突的再生是基础研究的重点,也是对脊髓损伤治疗的希望所在。

本实验中,行为学观察结果证明SSCI后及时服用SFK能促进恒河猴丧失的运动功能可以适度的恢复。而促成行为功能恢复的基础可以概括为二:其一是以中枢神经系统可塑性为基石的功能代偿;其二是损伤神经组织修复、再生和功能重建。

从病理组织学图片中笔者观察到,M组脊髓损伤灶的范围已累及对侧;脊髓损伤区内正常神经元的数目明显的减少,损伤区内有大量神经元变性、坏死。这正是继发性脊髓损伤所导致的。用药后,正常神经元数目增多,损伤灶中也有相当程度的神经纤维存在,损伤范围被限制在患侧,且小于M组。提示:SFK能够有效的抑制创伤性炎症的发展,在一定程度上遏制了继发性脊髓损伤的恶性发展,使脊髓损伤灶局限化。另外,SFK可以在一定程度上抑制脊髓损伤所诱发的神经元变性、坏死,具有神经元保护作用。

本实验结果提示:脊髓损伤早期及时投给SFK可以有效的抑制创伤性炎症和SSCI,使脊髓损伤灶的面积明显缩小;SFK具有明显的神经元保护作用,在提高脊髓损伤区核周体及神经纤维的抗缺血、缺氧和创伤打击的同时能够激发神经元的存活能力,支持受损神经元的修复。提示SFK能够有效的缓解脊髓损伤后继发性损害的程度,极大促进了恒河猴行为功能的恢复。但是对SFK对脊髓神经保护和恢复机制尚须进一步研究。

[1]Fukaya C,Katayama Y,Kasai M,et al Evaluation of time-dependent spread of tissue damage in experimental spinal cord injury by killed-end evoked potentialeffect of high-dose methyl prednisolone [J].Jneurosurg,2003,98(1):56-62.

[2]胥少汀,郭世绂.脊髓损伤基础与临床[M].2版.北京:人民卫生出版社,2002:298.

[3]Tator CH.Acute spinal cord injury in primates producted by an inflatable extrdural cuff[J].Can J Surg,1973,16(3):222-231.

[4]孟晓梅,游思维,林英华,等.脊髓半切后胫后神经体感诱发电位与后肢运动功能的相关性研究[J].中华创伤杂志, 2002,18(3):144-147.

[5]Marsala M,Galik J,Ishikawa T,et al.Technique of selective spinal cordcooling in rat:methodology and application[J].J NeurosciMethods,1997,74(1):97-106.

[6]Albin MS,White RJ,Locke GE.Treatment of spinal cord trauma by selective hypothermia perfusion[J].Surg Forum,2005,16:423-424.