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脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是一种严重的中枢神经系统(central nervoussystem，CNS)疾病。它是由严重伤害引起的损伤远侧端突发的运动、感觉和自主神经功能丧失，给个人和社会造成了巨大的负担，当前还没有治疗SCI的有效方法。SCI后引起继发性的级联反应最终导致形成大于原发性损伤许多倍的瘢痕组织，炎症反应在瘢痕组织的形成中起很大作用，但矛盾的是，炎症也有神经保护的作用。小胶质/巨噬细胞是炎症反应的主要细胞，激活的小胶质/巨噬细胞具有两面性，它们一方面能加剧CNS损伤，尤其是急性期损伤，另一方面又有促进CNS损伤修复和功能恢复的作用。最新研究证明小胶质细胞和巨噬细胞激活后分为两种主要的类型，经典激活型（M1型）和替代激活型（M2型）[1,2]。M1型细胞分泌各种促炎性因子能引起细胞氧化损伤，同时有神经毒性作用，M2型细胞能分泌抑炎因子，抑制炎症，促进组织修复和伤口愈合[3]。醛糖还原酶（aldose reductase，AKR1B1，AR）是醛酮还原酶家族成员之一，能催化葡萄糖生成山梨醇，是多元醇代谢通路中的限速酶。多元醇通路是在高糖的环境中糖代谢的一个替代性通路[4]。很多研究显示了AR除了参与多元醇通路外还有其他多种功能，能催化一系列细胞内的氧化还原反应[4]。文献报导AR参与多种炎症反应的调节，在糖尿病、脓毒败血症、哮喘、肿瘤、肺部炎症、眼葡萄膜炎中，AR都能促进其炎症病理过程，用AR抑制剂能一定程度上减弱炎症反应[5]。我们之前研究的发现小鼠SCI后，损伤部位AR表达升高，而且只在损伤区附近小胶质/巨噬细胞和神经元中观察到AR表达升高，但少突胶质细胞和星形胶质细胞中并未检测到升高，体外原代细胞培养得到相同的结果，并且AR敲除小鼠的运动功能学恢复好于野生型小鼠。本实验将进一步研究AR在SCI中的作用，AR敲除如何影响小鼠运动功能的恢复；AR在小胶质/巨噬细胞中高表达中的作用，为阐明AR调控SCI炎症反应机制打下基础。在之前实验的基础上，我们用野生型和AR缺陷小鼠分别做脊髓夹伤模型，取术后不同时间点组织切片，做劳克坚牢蓝（Luxol Fast Blue， LFB）髓鞘染色和免疫组织化学染色，观察两种小鼠脊髓损伤面积和损伤区浸润小胶质/巨噬细胞类型的不同；取损伤后不同时间点损伤区脊髓组织做Western blot，检测代表氧化应激的指标、M1型和M2型标志蛋白及极化相关转录因子的表达；体外培养小胶质细胞系BV2/N9，给予不同刺激后，免疫组化染色和Western blot检测M1型和M2型极化相关表达变化，探讨AR影响小胶质/巨噬细胞极化的信号通路和相关的分子调控机制。通过以上实验，我们发现脊髓损伤后，和野生型小鼠相比，AR缺陷小鼠LFB染色显示的损伤面积要小；AR敲除小鼠损伤区附近表达精氨酸酶1(Arginase1,Arg1)的M2型小胶质/巨噬细胞明显多于野生型小鼠，而野生型小鼠损伤区附近表达诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）的M1型细胞远远多于AR敲除小鼠。Western blot结果显示损伤后不同时间点包含损伤区在内的脊髓组织中，AR敲除小鼠精氨酸酶1、M2型极化关的转录因子p-CREB表达升高明显比野生型小鼠高，而野生小鼠iNOS、M1型极化相关的转录因子NF-κB表达高，且持续时间长；AR敲除小鼠SCI后损伤部位氧化应激明显轻于野生型小鼠。体外培养小胶质细胞系，给予AR阻断剂后，引起4-HNE在细胞内的堆积；AR阻断剂还能抑制LPS和4-羟基反式-2-壬烯酸(4-hydroxynonenal,4-HNE)引起的小胶质细胞向M1型极化，相应的4-HNE和AR阻断剂都能增加p-CREB的表达。用KG-501抑制CREB后，能阻断4-HNE和AR抑制剂引起的p-CREB升高，进而抑制小胶质细胞系向M2型极化，但KG-501只能部分抑制IL-4引起的细胞向M2型极化。本研究结果显示了，在SCI后AR的缺乏能促使小胶质/巨噬细胞向M2型极化，AR可作为一个控制小胶质/巨噬细胞极化的开关，AR存在时小胶质/巨噬细胞倾向于向M1型极化，AR缺乏时，即使在M1型的极化环境下，小胶质/巨噬细胞也会极化成M2型。