脊髓损伤后自噬现象与微环境改变的研究进展

金哲，杨建文 综述 罗春山 审校

1.贵州医科大学研究生院，贵州 贵阳 550000；2.贵州省骨科医院脊柱外科，贵州 贵阳 550002

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是脊椎外科常见的严重疾病之一，该病有致死率、致残率高的风险，治疗一直是困扰全球医学界的难题[1-2]。细胞自噬是人体防御和保护机制，自噬功能增强可帮助人体受损变性蛋白与失去功能的细胞器重新恢复活力，促进细胞再循环、再利用能力的提升或修复[3]。细胞自噬从被发现与SCI有关后，临床中进行了大量研究分析，自噬激活对SCI的作用也存在一定争论[4-5]。SCI发生后机体微环境遭到严重破坏，患者可因此出现炎症反应、微循环障碍或脂质过氧化等一系列现象，并随着病程的发展不断出现继发性病理损伤[6]。目前，对于SCI的研究多集中在寻找可调控与逆转继发性损伤促进损伤修复与重建的治疗方法中，全球各医疗专家对其投入了大量资源，但收效有限。SCI 患者自噬与微环境变化是目前有关SCI研究的重点、热点，为给SCI患者的治疗提供更加全面的理论支持。本文对近年来SCI发生后患者自噬现象与微环境改变等情况进行综述，旨在为该病患者的治疗与康复提供帮助。

1 脊髓损伤病理生理机制

坠落、暴力袭击、车祸等事故可导致脊柱分离错位，脊髓受到压迫或离断，细胞从而出现坏死、轴突物理性横断与损伤部位局部血管丢失，上述过程属于原发性损伤[7-8]。原发性损伤可引起炎症细胞、小胶质细胞、巨噬细胞、T 细胞与中性粒细胞发生改变，释放出炎性因子，浸润巨噬细胞、嗜中性粒细胞与小胶质细胞出现氧化应激反应。导致机体内自由基形成，促进细胞与亚细胞器、细胞膜正常磷脂结构过氧化，加重神经损伤[9]。另外，人体细胞会出现谷氨酸大量释放造成兴奋性毒性的产生，致使离子失衡，进一步导致神经细胞死亡[10-11]。

2 自噬功能的机制

自噬是人体一种自我保护机制，当人体细胞发生受损表现时，自噬体-溶酶体通过降解与再循环胞内物质，对其他受损细胞进行修复，起到维持细胞稳定的作用[12-13]。但细胞发生自噬现象后，因环境压力、营养缺乏或急性细胞损伤等情况，导致自噬功能进一步被激活，细胞膜结构发生变化，自噬小体形成，并在细胞内与溶酶体融合，对细胞内有益成分进行降解[14-15]。

2.1 自噬在SCI 中的作用 自噬与自噬性细胞死亡情况在脑损伤患者中较为常见，其在神经退行性疾病、脑缺血疾病中发挥着重要作用[16]。临床中对SCI 患者进行分析发现，其损伤区调控蛋白复合物呈高表达现象，激发机体发生自噬，当损伤的神经组织经历非凋亡程序性细胞死亡后，自噬性细胞随后开始死亡[17-18]。在随后的研究中分析发现，SCI患者神经组织中自噬标志物：自噬体膜上的微管相关蛋白I轻链3(LC3-Ⅱ)出现明显增高，在损伤细胞的自噬体中也明显升高[19]。自噬性细胞在SCI患者中一般呈现核凝聚裂解表现，这表明SCI 患者损伤组织中存在明显的活化自噬与被诱导的自噬性细胞死亡[20]。自噬在多种疾病中出现诱导细胞死亡情况，但也有研究指出，自噬功能的提高对细胞可起到保护性作用，减少细胞因此发生的死亡率[21-23]。随着对SCI疾病的研究深入，临床发现自噬在SCI中的作用具有多面性。自噬对SCI损伤后神经功能的修复具有重要作用，目前普遍认为自噬功能可调节应激反应[24]。细胞通过对自噬消除、降解与消化受损问题进行调控，让变性、衰老与失去功能的细胞、细胞器等变性蛋白质、核酸等生物分子重新再生、修复，为细胞的再循环、再生提供帮助，避免细胞被毒物损伤、侵袭[25]。对于其他疾病如心血管疾病、肝肾缺血性疾病，自噬可引起细胞死亡或诱导自噬性细胞死亡的作用。这些研究结果提示自噬可促进细胞发生死亡。在SCI 的相关研究中，自噬性细胞死亡被认为与神经组织损害有关。宋鹏书等[26]研究指出，SCI患者的神经元细胞、星形胶质细胞与少突胶质细胞的自噬体膜中LC3出现明显增多，使用电镜与免疫组化检验均证实SCI发生后细胞自噬与自噬性细胞死亡共同存在，推测神经细胞与自噬、自噬性细胞死亡具有相关性。对于自噬在不同条件下导致细胞死亡的具体机制目前尚未明确，但有观点认为当溶酶体清除能力下降或是自噬过度时，自噬在一定机制下会与细胞共同死亡[27]。另有研究表明，自噬过度会促进细胞死亡，并非直接导致[5，28]。

2.2 自噬标志物 自噬标志物主要有以下三种：(1)LC3-Ⅱ是自噬的特征性标志物。在人体无自噬情况下，细胞内合成的LC3 会转化为I型LC3-I，其可溶于细胞质并定期表达，在自噬过程中LC3-I转化为自噬体结合LC3-Ⅱ，当LC3-I向LC3-Ⅱ转化时，LC3-Ⅱ与LC3-I的比值会出现明显增加，且在SCI发生后存在明显的活化自噬体形成现象[29]。(2)自噬蛋白Beclin-1是另一种自噬相关蛋白，主要在自噬体前体的形成中起到重要作用。当Beclin-1出现高水平表达时基本可以证明SCI后人体自噬水平提高[30]。(3)p62蛋白是自噬降解底物受体，主要用于清除泛素化蛋白质聚集体。其可通过泛素化形成的自噬体将自噬过程中的p62蛋白与其他底物进行降解，因此p62蛋白不仅能够代表自噬通量还可表示自噬水平是否增加[31]。

3 SCI后微环境的改变

3.1 氧化反应 丙二醛(malonaldehyde，MDA)属于脂质过氧化的最终产物，可以直接反映机体自由基水平与机体自由基攻击的严重程度，与脊髓的神经功能损害存在密切关系[32]。人体自由基过剩时可导致血管痉挛的发生，细胞膜出现被破坏现象，脑、脊髓等处发生继发性损伤；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是细胞中的主要抗氧化酶与自由基清除剂，其活性直接影响机体自由基清除能力[33]。当发生SCI 后人体MDA 增多，SOD 作为自由基重要的清除酶，其活性直接决定了自由基的清除能力，两者均参与SCI后的继发性损伤病理过程，对此要格外重视[34]。

3.2 促进炎症反应 SCI 后可出现轴突变性，神经元、少突胶质细胞死亡，胶质疤痕也因此产生，最终导致神经功能紊乱受损。过度的炎性反应会导致SCI患者继发损伤严重程度变重，其中肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF-α)、白细胞介素(Interleukin)等炎性因子可诱发SCI后继发性炎症反应。当患者发生SCI 后，中性粒细胞、巨噬细胞、T 淋巴细胞等介导炎症的相关因子，在不同时段发挥着不同的作用，导致血脊屏障受到中性粒细胞浸润，引起基质金属蛋白酶-8 快速释放，并诱使TNF-α、IL-6 诱导一氧化氮合酶表达出现紊乱[35-36]。SCI 后36 h、7 d 时小胶质细胞的数量会出现明显增加，随后当小胶质细胞介导的炎症在7 d时达到峰值。损伤后激活的小胶质细胞可以释放炎症、趋化因子或调节素等致炎成分，阻断神经营养因子的分泌，进一步损害神经功能[37]。

3.3 白聚糖与胶质纤维酸性蛋白的表达 SCI后神经纤维再生修复主要与胶质瘢痕有关，其中星形胶质细胞形成的物理屏障与硫酸软骨素蛋白多糖形成的化学屏障是影响轴突生长的主要因素[38]。当胶质瘢痕形成后，可更大限度为轴突生长提供一个有利的微环境。硫酸软骨素蛋白聚糖是星型胶质细胞分泌的一种重要细胞外基质，脊髓组织发生损伤后，其表达会出现应激性增高，可形成一个抑制中枢神经系统轴突再生的化学屏障。在SCI 损伤早期，星型胶质细胞分泌的硫酸软骨素蛋白聚糖可有效减少其对轴突再生的抑制作用，降低SCI 患者损伤部位的炎症反应与有害细胞的堆积，起到降低对轴突生长的抑制作用[39]。

3.4 血小板活化因子受体表达 血小板活化因子与其受体在神经系统中广泛存在，属于重要的炎性介质，参与SCI 的整个病理过程是SCI 发生与后期继发性损伤的主要因素之一。蒋红英等[40]研究指出，降低SCI患者脊髓组织中血小板活化因子受体mRNA的表达，对抑制血小板活化因子的合成代谢发挥着重要拮抗生物作用，可有效降低脊髓中介导炎性损伤的血小板活化因子含量，减少后期的继发性损伤。

4 展望

综上所述，SCI 的发生与自噬功能存在一定的关系，后续继发性损伤与其也存在一定关系。发生SCI后机体微环境可出现明显改变，其中氧化反应与炎性因子表达较高及自身修复功能异常是主要改变。临床中目前对自噬与微环境改变的相关性研究较少，两者是否存在共同影响与促进作用的理论机制尚不健全，且本文观察记录的文献研究样本量也相对较少。所以，后续还要进一步分析SCI 患者自噬与微环境改变的相关性，并加大有关样本量，进行更深入地研究分析，为该病患者后续治疗与康复提供更加全面、准确的理论支持。

脊髓损伤后出现自噬与微环境异常是常见现象，但近年来对此的研究多集中于动物实验，有关的临床研究开展较少，这可能与临床中脊髓损伤的发生率降低有一定关系。但这并不意味着脊髓损伤的消失，因此全球各医疗机构有脊髓损伤患者就诊时需保存好相关资料，待样本量足够后进行大样本量回顾性分析。同时对自噬与微环境的相关性进行研究与分析，观察两者是否存在相互促进、影响、制约情况，为该病患者自噬与微环境功能的恢复提供帮助。