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随着我国社会经济和交通运输业的快速发展,脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)的发病率呈逐年增高的趋势,因其致残率和致死率较高,给患者以及社会造成巨大的心理压力和经济负担。多数的SCI患者后期可出现明显的痉挛症状,严重影响患者的生存质量,然而痉挛的发生机制比较复杂,其中一个比较重要机制是:运动神经元对单胺类神经递质5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)等敏感性增强。这个机制认为SCI发生后单胺类神经递质5-HT等通过激活其受体并产生持续性内向电流(persistent inward currents,PICs),PICs通过维持运动神经元放电而产生不自主的肌肉收缩(痉挛)。在哺乳类动物的脊髓中,几乎所有的单胺类神经递质比如5-HT、去甲肾上腺素(noradrenalin,NA)和多巴胺(dopamine,DA)等主要来源于脑下行性纤维。据报道SCI发生后运动神经元对单胺类神经递质5-HT的敏感性增强,所以即使少量的5-HT也足以维持运动神经元正常活性甚至使其兴奋性增高而产生痉挛。研究发现在慢性脊髓完全横断后,损伤平面以下的脊髓中仍然含有少量的单胺类神经递质如5-HT(2-15%)。既然脊髓中来源于脑下行性单胺类神经递质已完全被清除,那么这些少量的5-HT从哪里来呢?近年,有课题组利用脊髓骶2水平损伤的大鼠,研究发现脊髓内的芳香族氨基酸脱羧酶(Aro-matic L-amino acid decarboxylase,AADC)细胞能够利用外源性5-羟色氨酸(5-hydroxytryptophan,5-HTP)合成5-HT,是5-HT的一个重要来源。AADC细胞广泛分布在外周组织和中枢神经系统的脑组织中。目前研究发现AADC对大脑的发育和运动功能有着非常重要的作用,如果儿童患有AADC缺乏症,则会出现发育迟缓、运动功能异常和自主神经功能失调等症状。由于在脑中AADC(又名多巴胺脱羧酶)可将左旋多巴(L-dopa)脱羧生成DA,所以提高AADC酶活性对于L-dopa替代疗法治疗帕金森来说是一个潜在靶点,并且在帕金森动物模型中AADC基因治疗已有显著疗效,现已进入临床前期试验阶段。据研究报道大鼠脊髓骶2(S2段)损伤后,AADC细胞能够发生表型改变产生5-HT,但是S2全横断只影响大鼠尾部的功能,考虑到人和实验动物的显著解剖结构差异,所以本实验研究大鼠脊髓胸段T10-11全横断损伤后不同时间点AADC细胞的表达特征和产生5-HT的表达特点。目的:通过研究SCI前后AADC细胞的分布以及SCI后不同时间段AADC细胞表达5-HT的特点,从而揭示AADC细胞在SCI后的作用,为进一步研究SCI后痉挛的发生机制奠定基础。方法:健康雄性Wistar大鼠90只,体质量(200±20)g,适应性喂养1周后,将其中52只大鼠脊髓胸段T10-11节段完全离断1-3mm,保证脊髓横断干净以及脊髓背静脉完好无损后缝合肌肉层和皮肤层。随机将大鼠分为正常对照组12只、脊髓损伤2d组24只(假手术2d组(Sham 2d组)12只,SCI 2d组12只)、SCI 5d组12只、SCI 15d组12只和脊髓损伤60d组24只(Sham 60d组12只,SCI 60d组12只),另取正常大鼠、2d损伤大鼠和60d损伤大鼠各2只用于对照研究。术后?对SCI大鼠进行护理以及人工辅助排尿,直到大鼠恢复自主排尿为止。并且在术后不同时间点对SCI大鼠进行BBB评分,评分用来评价SCI大鼠后肢的运动?功能。在手术后袼的相应时间点进行灌注取材,在灌注前30min给予外源性5-HTP。组织处理后将脊髓分为腰段(L1-L6)和骶?尾段(S1-Ca3)切片。做对照研究的大鼠,不给予外源性5-HTP,其他方法操作同上。使用免疫荧光法检测损梾伤段以下脊髓中AADC和5-HT的表达水平。实验数据采用均数±标准差?(±s)表示,使用SPSS19.0软件进行统计分析,组间比较使用单因素方差分析,P<0.05差异有统计学意义。袿结果:1.SCI后不同时间点对大鼠进行人工辅助排尿次数:在术后14d内,人工辅助排尿次数维持在1-3次/d,一般在术后15d以后大鼠基本恢复自主排尿,不再人工辅助排尿。2.SCI大鼠在术后1-2d、3d、7d、14d、28d、60d,大鼠BBB评分别为0.00±0.00、1.00±0.58、3.30±0.95、6.30±0.10、7.50±0.36、7.87±0.08分。3.在SCI前后AADC细胞的分布特点以及AADC细胞表达数量的变化:正常大鼠AADC细胞主要在脊髓的背角、中央带、中央管周围等部位表达,AADC细胞在SCI前后分布部位并没有发生明显改变;正常对照组、SCI 2d组、Sham 2d组、SCI 5d组、SCI 15d组、SCI 60d组和Sham60d大鼠脊髓损伤段以下AADC细胞在脊髓腰段(L段)的数量为:46.75±5.50、49.50±4.87、46.17±4.59、48.33±5.55、47.17±5.46、48.50±6.37和49.17±3.95个,在大鼠骶尾段(S+C段)AADC细胞的数量为1026.50±66.59、1066.75±80.56、1030.25±57.48、1041.25±63.24、1037.50±60.38、1046.25±67.79和1051.42±54.32个,各组结果相比,差异无统计学意义(P>0.05);4.SCI后不同时间点后AADC细胞表达5-HT细胞的特点4.1正常大鼠、2d损伤大鼠和60d损伤大鼠损伤平面以下的脊髓中AADC细胞未见表达5-HT。4.2当给予外源性5-HTP的情况下,正常对照组大鼠L段和S+C段中AADC细胞未见5-HT的表达。4.3当给予外源性5-HTP的情况下,Sham 2d组和Sham 60d组大鼠L段和S+C段中AADC细胞未见5-HT的表达。4.4当给予外源性5-HTP的情况下,SCI 2d组大鼠L段和S+C段AADC细胞中5-HT的阳性表达率分别是(44.43±6.03)%、(44.45±5.71)%。4.5当给予外源性5-HTP的情况下,SCI 5d组大鼠中L段和S+C段AADC细胞中5-HT的阳性表达率分别是(97.22±2.03)%、(95.05±2.78)%。4.6当给予外源性5-HTP的情况下,SCI 15d组大鼠中L段和S+C段AADC细胞中5-HT的阳性表达率分别是(97.61±1.56)%、(98.57±1.61)%。4.7当给予外源性5-HTP的情况下,SCI 60d组大鼠中L段和S+C段AADC细胞中5-HT的阳性表达率分别是(96.20±1.53)%、(95.14±3.02)%。结论:1大鼠AADC细胞在脊髓胸段T10-11全横断损伤前后的表达数量和部位相似,L段AADC细胞表达数量比S+C段数量少。2大鼠胸段脊髓T10-11全横断损伤后,损伤平面以下脊髓中的AADC细胞功能增加,可利用外源性5-HTP生成5-HT。3大鼠脊髓T10-11损伤不同时间段,AADC细胞功能增加产生5-HT变化趋势,与脊髓S2段损伤后变化趋势相似。4从术后2d开始AADC表达5-HT水平逐渐升高,直到5d达到高峰并进入平台期,平台期可持续到本研究最长时间段术后60d。