隨著交通事故的增多、外傷及運(yùn)動(dòng)性損傷的增加,脊髓損傷(spinalcordinjury,SCI)呈增加的趨勢(shì),且SCI患者多為青壯年,這對(duì)患者及其家庭造成沉重的打擊,極大的危害著人類健康。由于SCI后的特殊性神經(jīng)功能障礙,對(duì)脊髓損傷的治療一直持悲觀態(tài)度,近年來(lái)隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,以及對(duì)脊髓損傷的病理生理機(jī)制的研究,脊髓損傷的治療與康復(fù)有了較大的進(jìn)展。
目前發(fā)現(xiàn)SCI后不能有效再生的影響因素主要是中樞神經(jīng)生長(zhǎng)抑制因子的存在[1],包括少突膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)的勿動(dòng)蛋白(nogoprotain)、髓磷脂相關(guān)脂蛋白(myelin-associatedglycoprotain,MAG)、瘢痕中的硫酸軟骨素蛋白多糖,(chondroitinsulfateproteoglycan,CSPG)等,認(rèn)識(shí)到SCI治療的主要目的是通過(guò)各種治療措施為SCI提供一個(gè)有利的再生微環(huán)境,促進(jìn)受損神經(jīng)軸突的再生以達(dá)到功能恢復(fù)[2],據(jù)此對(duì)脊髓損傷進(jìn)行積極治療,包括外科手術(shù)治療,藥物治療,細(xì)胞組織移植,基因治療,物理治療、康復(fù)治療等。尤其神經(jīng)移植、基因治療有著良好的前景。我們相信不久的將來(lái)可以實(shí)現(xiàn)SCI的治愈。
外科手術(shù)治療SCI
實(shí)驗(yàn)研究表明:損傷后6~8小時(shí)之內(nèi)手術(shù)恢復(fù)的機(jī)會(huì)較大,椎管狹窄壓迫脊髓神經(jīng)是阻礙神經(jīng)功能恢復(fù)的一個(gè)重要因素。早期手術(shù)解除壓迫,同時(shí)對(duì)骨折進(jìn)行復(fù)位固定,重建脊柱的穩(wěn)定性,為脊髓損傷的修復(fù)及康復(fù)創(chuàng)造最有力條件。
手術(shù)方法主要包括前路、后路手術(shù)。前路手術(shù)是近年來(lái)新的進(jìn)展,它的優(yōu)點(diǎn)在于能直視下直接切除壓迫物,充分進(jìn)行椎管減壓,并同時(shí)進(jìn)行復(fù)位固定和融合。用自體骨、異體骨或人工椎間融合器械在椎體間支撐植骨融合,恢復(fù)椎體高度并使融合區(qū)獲得穩(wěn)定,為SCI恢復(fù)提供一個(gè)良好的環(huán)境。現(xiàn)在前路內(nèi)固定器械較多如Z-plate、TSRH、ORION、APOFIX器械等。但前路并發(fā)癥較多,應(yīng)嚴(yán)格掌握手術(shù)適應(yīng)證,并由經(jīng)驗(yàn)豐富的骨科醫(yī)師來(lái)操作。后路手術(shù)操作較容易,對(duì)椎管前方的壓迫小于50%的胸腰椎骨折,通過(guò)后路手術(shù)撐開椎間隙,可使骨折塊達(dá)到滿意的間接復(fù)位。椎管后方咬除椎弓根可獲得椎管后外側(cè)減壓,或行椎體次全切除獲得半環(huán)狀或環(huán)狀減壓。傳統(tǒng)手術(shù)通過(guò)椎板切除完成椎管減壓。但椎板切除后脊柱穩(wěn)定性受到破壞,因?yàn)榧怪那啊⒅兄咽艿狡茐?再將后柱破壞,使術(shù)后脊柱后凸畸形加重,目前后路手術(shù)器械非常完善,短節(jié)段的釘棒系統(tǒng),固定節(jié)段短,可達(dá)到三維復(fù)位與固定,對(duì)脊柱的影響較小,必要時(shí)結(jié)合椎間植骨融合,恢復(fù)脊柱的穩(wěn)定性,但后路手術(shù)創(chuàng)傷較大、出血多,且未解除來(lái)自椎管前方的直接壓迫。所以若椎管前方壓迫超過(guò)50%或有游離骨塊,應(yīng)考慮前路手術(shù)。
脊髓損傷后脊髓出血、水腫、受壓,手術(shù)減壓可以改善脊髓的血循環(huán),防止脊髓變性,保留殘余的脊髓功能。馬尾神經(jīng)損傷后應(yīng)用顯微外科技術(shù)吻合殘存神經(jīng)根,可部分改變下肢的運(yùn)動(dòng)感覺及排尿便功能,提高生活質(zhì)量,目前已為臨床醫(yī)師所接受。
組織和細(xì)胞移植治療SCI
通過(guò)組織和細(xì)胞移植實(shí)現(xiàn)受損脊髓橋接,并改善中樞神經(jīng)再生的微環(huán)境,促使軸突穿越膠質(zhì)瘢痕,實(shí)現(xiàn)重建。
一、神經(jīng)組織移植,包括胚胎神經(jīng)組織移植,神經(jīng)
干細(xì)胞移植,周圍神經(jīng)組織移植。
胚胎神經(jīng)組織移植是目前研究的熱點(diǎn),實(shí)驗(yàn)證明胚胎神經(jīng)組織具有很強(qiáng)的生長(zhǎng)及生存能力。它不僅可以存活和分化成熟,而且可以保護(hù)宿主殘存的神經(jīng)元和軸突,與宿主脊髓建立新的神經(jīng)纖維聯(lián)系,抑制膠質(zhì)瘢痕的形成,誘導(dǎo)再生軸突穿越瘢痕,恢復(fù)宿主脊髓的部分功能[3,4,5]。胚胎脊髓移植是目前最常用的組織,目前該技術(shù)處于實(shí)驗(yàn)室階段,應(yīng)用于臨床尚存在許多的問(wèn)題:排斥反應(yīng)、結(jié)果難以控制、存在倫理學(xué)困難等。
神經(jīng)干細(xì)胞(neuralstemcells,NSCs)移植治療脊髓損傷是SCI修復(fù)的一個(gè)新領(lǐng)域,其最主要的特征是不但可自我復(fù)制和更新、產(chǎn)生與自己相同的子代細(xì)胞,維持穩(wěn)定的細(xì)胞儲(chǔ)備,而且具有多向分化的潛能、即在不同的內(nèi)環(huán)境下可演變成不同成熟細(xì)胞類型的能力。目前,神經(jīng)干細(xì)胞移植已經(jīng)被應(yīng)用于多種動(dòng)物模型。例如在帕金森病動(dòng)物模型中,干細(xì)胞移植到紋狀體能夠替代退變的多巴胺能神經(jīng)元,并能促進(jìn)功能的有限恢復(fù)。在脊髓損傷的模型中,神經(jīng)干細(xì)胞能根據(jù)移植部位的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的分化,并與宿主組織相結(jié)合,替代部分壞死細(xì)胞,重建神經(jīng)環(huán)路,為損傷部位以下正常組織提供旁路中繼站,獲得功能恢復(fù)。Han報(bào)道移植的神經(jīng)干細(xì)胞能夠替代部分壞死細(xì)胞,重建神經(jīng)環(huán)路,為損傷部位以下正常組織提供旁路中繼站。Okano研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞移植對(duì)脊髓損傷鼠前肢靈活性有恢復(fù)作用[6,7]。
二、雪旺氏細(xì)胞(Schwanncells,SCs)移植,SCs是周圍
神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元軸突的髓鞘細(xì)胞,它能分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子如NGF、BDNF、GDNF等,產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞粘附分子,能營(yíng)養(yǎng)和支持神經(jīng)細(xì)胞[8],在神經(jīng)受損傷時(shí)能有效的誘導(dǎo)軸突再生;脫髓鞘改變的軸突重新髓鞘化;有人發(fā)現(xiàn)將SCs與神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子一起應(yīng)用或者用BDNF、NGF基因修飾SCs后移植,其促進(jìn)再生的能力更強(qiáng)[9,10,11]。但是如何保持SCs移植后的生物活性及增加它的遷移距離將是今后研究的重點(diǎn)[12]。
三、嗅鞘細(xì)胞移植,嗅鞘細(xì)胞(olfactoryensheathingcells,OECs)是嗅覺系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞,是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能夠穿越中樞與周圍神經(jīng)邊界的膠質(zhì)細(xì)胞,它能夠分泌多種神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子:神經(jīng)肽Y、血小板源性生長(zhǎng)因子、細(xì)胞基質(zhì)成分等,并可以與脊髓整合,包圍再生的軸突,防止中樞抑制因子的接觸,為軸突再生提供良好的微環(huán)境,誘導(dǎo)軸突到對(duì)應(yīng)的靶細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)功能恢復(fù)[13,14,15,16,17]。自體嗅鞘細(xì)胞移植無(wú)排斥反應(yīng),有可能成為SCI治療方法中最有臨床應(yīng)用前景的方法。
四、基因治療,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)治療SCI,是以腺病毒為載體,將外源性基因(神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子[18]和神經(jīng)遞質(zhì)合成酶的基因)重組入病毒,再轉(zhuǎn)染受體細(xì)胞如雪旺氏細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等,然后植入脊髓損傷部位,使其不斷提供目的基因,發(fā)揮治療作用[19,20]。目前已有許多基因治療SCI的實(shí)驗(yàn)報(bào)道,它可減輕脊髓繼發(fā)性損害,抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡,對(duì)SCI組織形態(tài)與功能有一定的修復(fù)作用。但是還存在一些問(wèn)題:免疫排斥反應(yīng),移植細(xì)胞存活的時(shí)間及表達(dá)強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸減弱,可能失去治療作用。因此還需進(jìn)一步深入研究,才能提高基因治療SCI的療效。近年來(lái),許多學(xué)者將轉(zhuǎn)基因技術(shù)和胚胎脊髓移植、神經(jīng)生長(zhǎng)因子及抑制因子治療等相結(jié)合。通過(guò)刺激和引導(dǎo)宿主纖維與移植物整合聯(lián)系;或?qū)⒓顾柙偕幸种萍顾柙偕牡鞍走M(jìn)行克隆,導(dǎo)入其反義核苷酸,抑制該蛋白表達(dá),從而達(dá)到促進(jìn)再生修復(fù)的目的。
五、神經(jīng)生長(zhǎng)因子治療,它是一種可溶性化學(xué)物質(zhì),具有刺激多種神經(jīng)元存活和分化的功能。對(duì)脊髓生長(zhǎng)、
發(fā)育、再生、修復(fù)具有重要作用。目前研究最多的是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(Neuotrophicfactors,NTFs)。實(shí)驗(yàn)證明NTFs能夠促進(jìn)和維持神經(jīng)元生長(zhǎng)、生存和分化,是神經(jīng)元發(fā)育存活和執(zhí)行功能所必需的一些蛋白質(zhì)[21]。它分為兩類,一是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素家族(Neu2rotrophins,NT),主要有腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)、膠質(zhì)源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(GDNF)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子23(NT23)、NT24/5和NT26等[22];另一類為睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(ciliaryneu2rotrophicfactorCNTF)。NTFs增強(qiáng)脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元對(duì)早期死亡的抵抗能力,減少SCI后興奮性毒素的釋放,對(duì)神經(jīng)損傷后再生、對(duì)神經(jīng)元的可塑性以及對(duì)神經(jīng)遲發(fā)性病變的治療有明顯的生物效應(yīng),是重要的運(yùn)動(dòng)和感覺神經(jīng)元的營(yíng)養(yǎng)因子。
高壓氧治療SCI
SCI后神經(jīng)細(xì)胞水腫以及氧自由基引發(fā)的脂質(zhì)過(guò)氧化,造成微循環(huán)障礙使脊髓組織因缺血缺氧發(fā)生變性,阻止神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞變性死亡是脊髓損傷早期治療的主要目的。研究表明,高壓氧可阻止或逆轉(zhuǎn)SCI后的繼發(fā)性病理改變。高壓氧可以抑制自由基介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化過(guò)程,提高細(xì)胞膜的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)的抗氧張力,減少細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流,保護(hù)脊髓細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu),促進(jìn)神經(jīng)纖維再生和傳導(dǎo)功能的恢復(fù);使血液流變學(xué)發(fā)生變化。一方面使血液稀釋,血流速度加快,組織血流量增加;另一方面是纖維蛋白溶解度增加,減少血栓形成的危險(xiǎn)性,改善脊髓組織的血液循環(huán)。研究證實(shí)高壓氧具有促進(jìn)脊髓運(yùn)動(dòng)和感覺傳導(dǎo)功能的作用。早期治療的運(yùn)動(dòng)障礙恢復(fù)較明顯,與中、晚期對(duì)比有顯著差異。SCI后不但存在急性期的細(xì)胞壞死,也存在亞急性的細(xì)胞凋亡,其細(xì)胞凋亡持續(xù)三四周,實(shí)驗(yàn)證明越早治療效果越好,對(duì)中晚期的治療效果仍需進(jìn)一步深入研究[23,24]。
SCI的藥物治療
脊髓損傷主要是由暴力對(duì)脊髓造成的原發(fā)性損傷;和由于脊髓血運(yùn)障礙及代謝產(chǎn)物等對(duì)脊髓造成的繼發(fā)性損傷造成的。原發(fā)性損傷是不可逆的,而繼發(fā)損害則是可以阻止或預(yù)防的。人們研制出許多藥物,希望能阻止或減少繼發(fā)性改變對(duì)脊髓的損害,或促進(jìn)神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)。目前用于臨床應(yīng)用的有各種抗氧化劑,自由基清除劑,神經(jīng)節(jié)苷脂(GM-1)及大劑量甲基強(qiáng)地松龍(MP)等。
神經(jīng)節(jié)苷脂(GM-1)
神經(jīng)節(jié)苷脂在正常神經(jīng)元的發(fā)育和分化中起重要作用,在實(shí)驗(yàn)研究中,外源性神經(jīng)節(jié)苷脂能促進(jìn)神經(jīng)軸突生長(zhǎng),增加損傷部位軸突存活數(shù)目。有臨床報(bào)道:在急性脊髓損傷72小時(shí)內(nèi)給于神經(jīng)節(jié)苷脂100mgqd,持續(xù)18d~32d,有助于神經(jīng)功能恢復(fù)[25,26]。
大劑量甲基強(qiáng)地松龍(MP)
皮質(zhì)類固醇激素是治療脊髓損傷的經(jīng)典藥物,美國(guó)組織了全國(guó)性急性脊髓損傷研究(theNationalAcuteSpinalCordInjuryStudy,NASCIS)證明所有患者都在傷后3~8小時(shí)內(nèi)接收治療,應(yīng)用方法是:第一次沖擊劑量以30mg/kg從外周靜脈15min內(nèi)滴注完,間隔45min后,再以5.4mg/kg/h維持23h。目前認(rèn)為[27]:大劑量MP治療急性脊髓損傷具有多方面的功能,包括改善微循環(huán)、穩(wěn)定溶酶體膜、抑制氧自由基脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)、減少細(xì)胞內(nèi)鈣積聚及增加房鈉肽分泌、維持神經(jīng)元興奮等,其治療時(shí)間限在傷后8h以內(nèi),如在脊髓損傷8h以后應(yīng)用,不僅效果欠佳,且并發(fā)癥增加。大劑量甲基強(qiáng)地松龍被認(rèn)為是目前臨床治療急性脊髓損傷有效藥物。
阿片受體拮抗劑:阿片受體拮抗劑納洛酮大劑量應(yīng)用,能增加脊髓血流量,減輕損傷后缺血損害,有助于脊髓神經(jīng)功能恢復(fù);鈣通道拮抗劑:許多學(xué)者將鈣離子通道拮抗劑用于治療脊髓損傷,它易通過(guò)血腦屏障,可以減輕脊髓損傷后繼發(fā)性損害;甘露醇:甘露醇不但在早期脊髓損傷中具有脫水、減輕水腫的作用,而且在抗自由基方面具有獨(dú)到功效。;擴(kuò)張血管、改善微循環(huán)藥物:早期應(yīng)用改善微循環(huán)的藥物如
三七總甙或東莨菪堿等改善脊髓血循環(huán),增加血流量,擴(kuò)張因缺血引起的血管痙攣,抑制細(xì)胞毒性損害。對(duì)于該類藥物的治療作用尚需進(jìn)一步研究。