神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合纖維蛋白支架移植對(duì)脊髓損傷后大鼠腦神經(jīng)凋亡的影響

神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合纖維蛋白支架移植對(duì)脊髓損傷后大鼠腦神經(jīng)凋亡的影響

0髓髓損傷后大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡的治療目前，常見的脊柱損傷治療方法包括手術(shù)、藥物和物理康復(fù)。雖然它有一定的治療效果，但很難阻止病變的發(fā)展。到目前為止,對(duì)脊髓損傷研究的重點(diǎn)主要集中在脊髓受損節(jié)段,然而這些研究卻忽略了脊髓損傷后大腦的變化,所以大多數(shù)有關(guān)損傷后的治療都是在假設(shè)大腦結(jié)構(gòu)和功能正常的情況下進(jìn)行的;另外治療的重點(diǎn)也主要集中在促進(jìn)損傷軸突的再生和修復(fù)。隨著實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法的改進(jìn),人們發(fā)現(xiàn)脊髓損傷后大腦皮質(zhì)在組織形態(tài)、結(jié)構(gòu)功能上發(fā)生了一些變化,這些變化可能對(duì)脊髓損傷患者的康復(fù)治療和功能恢復(fù)產(chǎn)生一定影響。因此必須認(rèn)識(shí)到,防止大腦皮質(zhì)神經(jīng)元發(fā)生凋亡、死亡、萎縮等病理變化是促進(jìn)軸突再生、功能恢復(fù)的必要條件。近20年來(lái)的大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)干細(xì)胞移植在脊髓損傷治療中是可行的、有效的、有發(fā)展前途的。在多種干細(xì)胞中尤其是神經(jīng)干細(xì)胞,由于其具有來(lái)源廣泛、取材容易、在體外長(zhǎng)期培養(yǎng)過(guò)程中始終保持多向分化潛能、體內(nèi)移植反應(yīng)弱且克服了有關(guān)倫理學(xué)及免疫排斥問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn),故常被當(dāng)為主要的選擇對(duì)象用于移植治療脊髓損傷。但對(duì)于脊髓損傷患者干細(xì)胞移植能否改善脊髓損傷后大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡的情況,目前尚無(wú)類似研究。實(shí)驗(yàn)希望通過(guò)構(gòu)建大鼠脊髓半切洞損傷模型,在損傷處植入神經(jīng)干細(xì)胞,通過(guò)術(shù)后BBB行為學(xué)評(píng)分和大腦皮質(zhì)處病理學(xué)表現(xiàn),以及神經(jīng)元細(xì)胞凋亡情況,探討神經(jīng)干細(xì)胞移植對(duì)脊髓損傷引起腦細(xì)胞凋亡的影響,為進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。至于承載神經(jīng)干細(xì)胞的介質(zhì),實(shí)驗(yàn)選擇了膠原蛋白支架,因?yàn)槟z原蛋白支架可以提供一個(gè)類似于生物體內(nèi)的三維微環(huán)境以利于細(xì)胞生長(zhǎng)和分化;膠原呈三重螺旋狀,能夠自行組裝形成纖維狀結(jié)構(gòu)的類生理環(huán)境,從而使膠原蛋白在神經(jīng)組織再生中成為最佳候選的水凝膠。1神經(jīng)干細(xì)胞的分離培養(yǎng)設(shè)計(jì):隨機(jī)對(duì)照動(dòng)物觀察實(shí)驗(yàn)。時(shí)間及地點(diǎn):于2011年4月至2012年4月在上海市第一人民醫(yī)院骨科實(shí)驗(yàn)室完成。材料;實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:孕14dSD大鼠3只,體質(zhì)量300g左右,取其胚胎用于提取神經(jīng)干細(xì)胞;成年雌性SD大鼠60只,體質(zhì)量220-250g,用于制作脊髓損傷動(dòng)物模型;每日給予足量全營(yíng)養(yǎng)鼠糧和清潔飲水,在上海市第一人民醫(yī)院動(dòng)物室喂養(yǎng)。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均由中科院上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào):10042438,清潔級(jí),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)動(dòng)物處置符合動(dòng)物倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)方法:大鼠胚胎神經(jīng)干細(xì)胞的分離培養(yǎng):進(jìn)行大鼠胚胎手術(shù)前,紫外線照射超凈工作臺(tái)1h以上,將動(dòng)物固定器經(jīng)體積分?jǐn)?shù)75%乙醇消毒后放入層流室中,消毒完全后,10%水合氯醛將SD孕鼠腹腔麻醉后,用體積分?jǐn)?shù)75%乙醇浸泡5min,在無(wú)菌條件下剪取胎鼠大腦前側(cè)皮質(zhì)放入DMEM/F12培養(yǎng)液中,用眼科剪將大腦皮質(zhì)組織塊剪成約1cm3大小,吸取上清液,用200目濾網(wǎng)過(guò)濾,收集單細(xì)胞懸液800r/min離心10min,棄去上清液,加入含有2%B27、20μg/L堿性成纖維生長(zhǎng)因子和表皮生長(zhǎng)因子的DMEM/F12培養(yǎng)液重新懸浮細(xì)胞,調(diào)整細(xì)胞濃度為2×108L-1接種到50mL的培養(yǎng)瓶中,放置在37℃,體積分?jǐn)?shù)為5%的CO2飽和濕度孵育箱中培養(yǎng)。神經(jīng)干細(xì)胞的純化及傳代:將培養(yǎng)5-7d的神經(jīng)干細(xì)胞用吸管吸入到離心管中,800r/min(離心半徑120mm)離心5min后,棄去上清液加入0.5mLaccutase酶,37℃孵育10min后,用吸管輕輕吹打至單細(xì)胞懸液,800r/min(離心半徑120mm)離心5min后,棄上清液,加入定量培養(yǎng)液,將2×108L-1的細(xì)胞接種到50mL培養(yǎng)瓶中,置于37℃,體積分?jǐn)?shù)為5%CO2的飽和濕度孵育箱中培養(yǎng)。以后每3d進(jìn)行一次半量換液,每6d傳代1次。神經(jīng)干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化:取第3代神經(jīng)干細(xì)胞球在去生長(zhǎng)因子培養(yǎng)基中加入體積分?jǐn)?shù)1%的胎牛血清誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞貼壁分化,每2d半量換液1次。神經(jīng)干細(xì)胞免疫熒光鑒定:取第3代的神經(jīng)球用酶消化成單細(xì)胞懸液,接種到放有多聚賴氨酸包被的載玻片的24孔細(xì)胞培養(yǎng)板中,37℃培養(yǎng)24h后,取出載玻片,用0.01mol/LPBS洗滌干凈,進(jìn)行nestin免疫熒光檢測(cè),鑒定培養(yǎng)的細(xì)胞是否為神經(jīng)干細(xì)胞。大鼠脊髓半切洞損傷模型制備:實(shí)驗(yàn)SD大鼠術(shù)前夜禁食不禁水,稱質(zhì)量后給予1%戊巴比妥鈉40mg/kg腹腔注射麻醉。麻醉成功后,將大鼠俯臥于手術(shù)臺(tái)上,分別固定頭和四肢。肥皂水清潔背部皮毛,剪去背部鼠毛暴露正中皮膚。安爾碘常規(guī)消毒后,以T8為中心,沿脊柱正中縱行切開皮膚,切口約5cm長(zhǎng),逐層分離皮下筋膜及肌肉,紗布止血,暴露T7-9節(jié)段棘突和椎板,用撐開器撐開椎旁肌肉暴露手術(shù)視野。用手術(shù)刀仔細(xì)刮除椎板上殘留肌肉,紋氏鉗咬除椎間肌肉、韌帶等軟組織后,有齒鑷夾持固定T8椎體,將T8輕微上提,暴露右側(cè)上下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間間隙,將紋氏鉗插入關(guān)節(jié)間隙,仔細(xì)咬除T7-8右側(cè)椎板及棘突至暴露右側(cè)脊髓為止,可見位于脊髓后正中溝的粗大脊髓后正中靜脈。手術(shù)期間注意小心操作,避免過(guò)度牽拉造成T8損傷脊髓,提拉及撐開T8時(shí)避免撐開器及有齒鑷進(jìn)入胸腹腔,鉗除椎板時(shí)避免損傷后正中靜脈或壓迫脊髓。此后操作在SM-2000J眼科手術(shù)顯微鏡下進(jìn)行。以脊髓后正中溝為界,先用顯微剪在T8脊髓右半節(jié)段橫行垂直刺下行脊髓右半橫斷,可見相應(yīng)的右半軀干及右后肢抽搐表明脊髓已半橫斷。然后從刺入點(diǎn)開始沿脊髓后正中靜脈作“L”切口,如此切除長(zhǎng)約3mm脊髓組織,造成脊髓右半側(cè)約3mm×2mm×2mm缺損區(qū)域,用少許明膠海綿覆蓋傷口,逐層縫合分離的肌肉和皮膚,制成脊髓損傷模型。將大鼠置于干燥、新?lián)Q的墊料上,注意觀察大鼠排尿情況,必要時(shí)人工輔助排尿。術(shù)后注意大鼠手術(shù)切口情況,如出現(xiàn)滲血滲液及時(shí)處理。神經(jīng)干細(xì)胞移植:于造模后7d進(jìn)行。移植前先將準(zhǔn)備好的神經(jīng)干細(xì)胞懸液用吸管輕輕吹打混勻,放置于離心管中并且冰浴。將造模成功的45只大鼠隨機(jī)抽簽法分為模型組、細(xì)胞移植組及聯(lián)合組,每組15只。將大鼠稱質(zhì)量后1%戊巴比妥鈉40mg/kg腹腔注射麻醉。麻醉成功后將大鼠俯臥位固定,肥皂水清潔背部皮毛,剔除鼠毛暴露背部正中皮膚,安爾碘常規(guī)消毒后,拆除皮膚和肌肉的縫線,暴露T8脊髓損傷處,細(xì)胞移植組在脊髓損傷部位注射1.0×1011L-1神經(jīng)干細(xì)胞懸液10μL;聯(lián)合組在脊髓損傷部位注射10μL神經(jīng)干細(xì)胞+膠原的細(xì)胞懸液,細(xì)胞濃度為1.0×1011L-1,膠原質(zhì)量濃度為0.5g/mL;模型組不移植任何物質(zhì)。植入后局部用無(wú)菌明膠海綿覆蓋傷口,縫合肌肉與皮膚。大鼠Basso,Beatlie,Bresnahan(BBB)行為學(xué)評(píng)分評(píng)價(jià)脊髓功能:BBB評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)Ohio大學(xué)研究人員于1995年正式提出的一種新的神經(jīng)功能評(píng)定法。它將大鼠的后肢運(yùn)動(dòng)分為22個(gè)等級(jí),后肢全癱為0分,完全正常為21分。基本內(nèi)容為:關(guān)節(jié)活動(dòng)的數(shù)目和范圍,負(fù)重程度,前后肢的協(xié)調(diào)性,前后爪和尾部的活動(dòng)情況。BBB評(píng)分基本與大鼠脊髓損傷情況平行,是一種有效的行為學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)分越高說(shuō)明肢體功能恢復(fù)越好。細(xì)胞移植后1,2,4,6,8周對(duì)大鼠后肢運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行觀察,行BBB評(píng)分并記錄。每次評(píng)分時(shí)大鼠在圍繞直徑約3m圓形空曠地區(qū)自由活動(dòng)5min,對(duì)每組每只動(dòng)物右側(cè)患肢分別予以評(píng)分,取其平均分并記錄。實(shí)驗(yàn)大鼠腦部的組織形態(tài)變化:細(xì)胞移植后1,4,8每組各處理5只SD大鼠,取出大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)后部組織,先觀察大體形態(tài),再作橫斷面蘇木精-伊紅染色進(jìn)行比較,觀察大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)后部組織橫斷面組織形態(tài)學(xué)的變化。石蠟切片:取材,標(biāo)本脫水各級(jí)乙醇脫水,體積分?jǐn)?shù)75%乙醇放置2h;體積分?jǐn)?shù)80%乙醇放置2h;體積分?jǐn)?shù)95%乙醇放置2h,無(wú)水乙醇放置30min;二甲苯放置15min,更換二甲苯放置15min。浸蠟2h后包埋。將包埋的組織用病理切片機(jī)切片,每片厚約5μm,放置在60℃烘烤箱內(nèi)12h過(guò)夜,進(jìn)行蘇木精-伊紅染色。主要觀察指標(biāo):移植后不同時(shí)間點(diǎn)各組大鼠腦組織凋亡細(xì)胞數(shù)、Bcl-2抗凋亡蛋白陽(yáng)性細(xì)胞及Bax陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析:所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算,計(jì)量資料以x_±s表達(dá),成組t檢驗(yàn),P<0.05為差異有顯著性意義。2結(jié)果分析和結(jié)論2.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物一般情況的觀察實(shí)驗(yàn)中共投入60只大鼠,動(dòng)物死亡原因多為創(chuàng)傷過(guò)大失血、泌尿系統(tǒng)感染等,常于1周內(nèi)死亡。所有手術(shù)存活的動(dòng)物切口均為Ⅰ期愈合,未發(fā)現(xiàn)明顯感染。術(shù)后動(dòng)物部分出現(xiàn)后肢癱瘓、腸麻痹、尿潴留等癥狀。動(dòng)物篩選:脊髓損傷半切模型建立7d后按BBB評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),評(píng)分不超過(guò)4的大鼠進(jìn)入神經(jīng)干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn),最后45只BBB評(píng)分為0-4的SD大鼠成功造模并納入到最后的結(jié)果分析,無(wú)脫失。2.2各組大鼠BBB運(yùn)動(dòng)評(píng)分結(jié)果脊髓損傷后大鼠右下肢均有不同程度的功能喪失,出現(xiàn)相應(yīng)后肢的癱瘓,右側(cè)后肢內(nèi)旋并且無(wú)法支持身體質(zhì)量,伴有肌力下降,為0-4級(jí),可見動(dòng)物右后肢拖地爬行,并且隨著時(shí)間的推移,BBB運(yùn)動(dòng)評(píng)分緩慢升高。在大鼠脊髓損傷處植入細(xì)胞1周后,大部分動(dòng)物右下肢牽拉刺激以后可見攣縮反應(yīng),下肢關(guān)節(jié)可見一定的活動(dòng),到第2周時(shí),患側(cè)右下肢功能恢復(fù)明顯加快,4周時(shí)細(xì)胞移植組大鼠脊髓損傷后右側(cè)后肢外旋,而聯(lián)合組的大鼠右側(cè)后肢偶爾可負(fù)重站立行走;移植后第6周時(shí),細(xì)胞移植組和聯(lián)合組評(píng)分均大于11,這表明右側(cè)后肢能夠部分支持大鼠身體重量;8周后聯(lián)合組部分能夠持續(xù)的足底站立,甚至前后肢協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。在移植后不同階段,3組動(dòng)物肢體運(yùn)動(dòng)功能均有不同程度恢復(fù),但細(xì)胞移植組和聯(lián)合組大鼠右后肢功能恢復(fù)情況優(yōu)于模型組(表1)。移植后4周,模型組腦組織內(nèi)可見較多的凋亡細(xì)胞,凋亡細(xì)胞數(shù)要明顯多于其他兩組;另外,細(xì)胞移植組的凋亡細(xì)胞數(shù)要略多于聯(lián)合組。移植后8周3組中均不見凋亡細(xì)胞(圖1A)。另外,移植后1周,3組均可見少量Bcl-2抗凋亡蛋白陽(yáng)性細(xì)胞,之后逐漸減少;然而至移植后8周,模型組Bcl-2抗凋亡蛋白陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)明顯低于其他兩組(P<0.05)(圖1C)。3不同基因?qū)?xì)胞凋亡的調(diào)控急性脊髓損傷所引起的神經(jīng)損傷常?？蓪?dǎo)致患者生理和心理的改變,這種神經(jīng)損傷一般由2部分疊加而成,即原發(fā)性損傷和繼發(fā)性損傷。原發(fā)損傷是由于創(chuàng)傷所直接造成的機(jī)械性組織損傷;繼發(fā)損傷是通過(guò)由細(xì)胞和分子途徑介導(dǎo)的生化反應(yīng)對(duì)組織造成損害。原發(fā)損傷和繼發(fā)損傷均可造成神經(jīng)元細(xì)胞和支持細(xì)胞的死亡。細(xì)胞的死亡一般通過(guò)2種形式的途徑:壞死和凋亡。細(xì)胞的壞死一般發(fā)生于機(jī)械性的細(xì)胞損傷;而細(xì)胞的凋亡一般被認(rèn)為是細(xì)胞在某種特定刺激和誘導(dǎo)從而產(chǎn)生的生理性或程序性死亡。然而,在繼發(fā)性損傷中細(xì)胞的凋亡扮演著重要角色。創(chuàng)傷雖然對(duì)脊髓造成的即刻的物理性損傷,然而隨之而來(lái)的繼發(fā)性損傷通常會(huì)持續(xù)數(shù)天或是數(shù)月。創(chuàng)傷性損傷對(duì)脊髓的傷害會(huì)引起神經(jīng)元細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的壞死和凋亡。Li等發(fā)現(xiàn)在脊髓受壓后的4-9d,凋亡細(xì)胞逐漸跨越分布于脊髓的多個(gè)節(jié)段。Yong等發(fā)現(xiàn)當(dāng)大鼠的脊髓發(fā)生嚴(yán)重的挫傷時(shí),可出現(xiàn)遲發(fā)性的脊髓神經(jīng)細(xì)胞凋亡(其中包括神經(jīng)元細(xì)胞,星形細(xì)胞,少突膠質(zhì)細(xì)胞,小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)。因此,由于繼發(fā)性損傷所導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡在脊髓損傷后導(dǎo)致的行為障礙中起到了重要作用。以上研究結(jié)果表明神經(jīng)細(xì)胞凋亡是脊髓損傷繼發(fā)損傷期的重要病理改變,而且凋亡細(xì)胞可以出現(xiàn)在遠(yuǎn)離損傷中心的其他部位。細(xì)胞凋亡發(fā)生的原因和途徑是復(fù)雜多樣的,許多基因參與細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控,包括致死基因和存活基因。其中bcl-2家族成員在細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,bcl-2家族可以分為兩類:一類是抗細(xì)胞凋亡基因,代表基因是bcl-2基因;另一類是促細(xì)胞凋亡基因,代表基因是bax基因,他們通過(guò)激活一系列下游基因發(fā)揮調(diào)節(jié)凋亡作用。實(shí)驗(yàn)中神經(jīng)干細(xì)胞移植治療4,8周后,細(xì)胞移植組Bax蛋白表達(dá)明顯高于聯(lián)合組,而Bcl-2則相反,說(shuō)明神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合膠原移植能夠促進(jìn)抗凋亡蛋白表達(dá)增加而使促凋亡蛋白相應(yīng)減少,提示膠原可能更有利于神經(jīng)細(xì)胞的存活,其作用機(jī)制可能與Bax和Bcl-2蛋白水平有一定相關(guān)性。Bax和Bcl-2是一對(duì)作用相反的凋亡調(diào)控蛋白,在病理?xiàng)l件下Bax上調(diào)加速細(xì)胞凋亡,而Bcl-2上調(diào)則促進(jìn)細(xì)胞的存活。Bax與Bcl-2的比值常常決定了細(xì)胞在受到凋亡刺激時(shí)的生存或死亡。Bcl-2可以和Bax等結(jié)合形成異構(gòu)二聚體抑制細(xì)胞凋亡,Bax表達(dá)水平增加可拮抗Bcl-2的作用并促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Bcl-2抑制凋亡、保護(hù)細(xì)胞是通過(guò)與Bax形成異源二聚體、阻止Bax的釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而在實(shí)驗(yàn)中神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合膠原移植的脊髓損傷大鼠的腦組織Bax也明顯下調(diào),這為神經(jīng)干細(xì)胞聯(lián)合膠原蛋白支架移植治療脊髓損傷,通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡蛋白的表達(dá),進(jìn)而保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞提供了重要實(shí)驗(yàn)資料。大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的前部投射到脊髓頸部控制前肢,大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的后部投射到脊髓腰部控制后肢。在實(shí)驗(yàn)中當(dāng)損傷了大鼠的T9平面脊髓后,大鼠表現(xiàn)出后肢運(yùn)動(dòng)障礙。因此,作者選擇運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)后部來(lái)檢測(cè)該區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞凋亡情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在脊髓損傷的大鼠中其大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)后部出現(xiàn)了凋亡細(xì)胞。這也再次證明,在脊髓損傷的模型中凋亡細(xì)胞可出現(xiàn)在遠(yuǎn)離受傷中心的區(qū)域。Katoh等也有過(guò)類似報(bào)道,脊髓損傷后3d在受傷部位的相鄰2個(gè)節(jié)段發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞凋亡。Crowe等報(bào)道,在上胸椎損傷的猴子體內(nèi)發(fā)現(xiàn),C5水平的脊髓后索和C6水平的脊髓小腦束均有凋亡細(xì)胞出現(xiàn)。Hains等報(bào)道,脊髓橫斷損傷后1周,在運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)錐體細(xì)胞層發(fā)現(xiàn)了凋亡細(xì)胞,但一旦時(shí)間超過(guò)2周,就看不到凋亡細(xì)胞了。在實(shí)驗(yàn)中脊髓損傷后,凋亡細(xì)胞在運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)中的出現(xiàn)也有類似雙相性。Kato等報(bào)道,出現(xiàn)在脊髓背側(cè)角的凋亡細(xì)胞只有在傷后一二天才能被觀察到。Crowe認(rèn)為,脊髓損傷后的6h至3周都可在脊髓內(nèi)發(fā)現(xiàn)凋亡細(xì)胞。Mattson等認(rèn)為,脊髓受傷后神經(jīng)細(xì)胞的凋亡在8h后到達(dá)峰值,隨后逐漸降低。同時(shí),他們還發(fā)現(xiàn),神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡也存在雙相性的改變,他們?cè)趥?h出現(xiàn),24h達(dá)到峰值,然后在傷后第7天出現(xiàn)第二個(gè)凋亡峰值。根據(jù)Hains等的研究認(rèn)為,雖然運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的凋亡之間是否存在什么聯(lián)系目前尚不清楚,但皮質(zhì)脊髓束細(xì)胞的凋亡可能會(huì)對(duì)脊髓內(nèi)少突神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的死亡起到一定作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,脊髓損傷后大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)神經(jīng)元出現(xiàn)凋亡,可能在一定程度上限制了肢體功能的恢復(fù)。雖然,目對(duì)于大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡究竟在脊髓損傷后扮演著什么角色,以及脊髓損傷后大腦皮質(zhì)神經(jīng)元的病理變化的機(jī)制尚不清楚。但由于對(duì)脊髓損傷后大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡的認(rèn)識(shí),不難想到設(shè)法阻止大腦皮質(zhì)神經(jīng)元發(fā)生凋亡可能是促進(jìn)脊髓損傷患者功能恢復(fù)的一種有效方法。實(shí)驗(yàn)就是希望通過(guò)在脊髓損傷處植入神經(jīng)干細(xì)胞來(lái)研究神經(jīng)干細(xì)胞移植是否能夠改善大鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡的情況。目前對(duì)于神經(jīng)干細(xì)胞的特性及它對(duì)脊髓損傷的治療作用已經(jīng)有了大量研究。神經(jīng)干細(xì)胞是一種存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的,能夠分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞的原始母細(xì)胞。2000年Gage概括神經(jīng)干細(xì)胞的特性為:1可生成神經(jīng)組織或來(lái)源于神經(jīng)系統(tǒng)。2具有自我更新能力。3具有遷移能力,能到達(dá)損傷部位并產(chǎn)生新的神經(jīng)細(xì)胞。4通過(guò)不對(duì)稱分裂產(chǎn)生除自身以外的其他細(xì)胞。神經(jīng)干細(xì)胞對(duì)于大腦皮質(zhì)細(xì)胞凋亡的影響可能是通過(guò)產(chǎn)生神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子是神經(jīng)系統(tǒng)中重要的調(diào)節(jié)蛋白,可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活、軸突生長(zhǎng)、突觸可塑性和神經(jīng)遞質(zhì)的產(chǎn)生。體外實(shí)驗(yàn)表明,神經(jīng)干細(xì)胞能分泌腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子和白細(xì)胞介素等營(yíng)養(yǎng)因子。Kamei等將神經(jīng)干細(xì)胞移植到脊髓損傷大鼠體內(nèi),通過(guò)免疫組化等手段發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞可分泌BDNF、NT-3、NGF等神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子并促進(jìn)皮質(zhì)脊髓束軸突的生長(zhǎng)。張國(guó)慶等認(rèn)為,BDNF基因修飾神經(jīng)干細(xì)胞可在損傷脊髓中有效表達(dá),促進(jìn)脊髓損傷后Bcl-2的高表達(dá),同時(shí)抑制Bax的表達(dá),從而降低細(xì)胞的凋亡率,抑制神經(jīng)細(xì)胞的凋亡。Isele等認(rèn)為神經(jīng)干細(xì)胞分泌的神經(jīng)保護(hù)因子,如腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子,神經(jīng)生長(zhǎng)因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等,可通過(guò)激活PI3K/Akt和MAPK/Erk1,2t信號(hào)系統(tǒng)抑制細(xì)胞凋亡,從而保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞移植能顯著減少大腦皮質(zhì)神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡,進(jìn)一步證實(shí)了以上觀點(diǎn)。綜上所述,脊髓損傷后大腦皮質(zhì)細(xì)胞的改變已開始被人們所認(rèn)識(shí),這些變化可能會(huì)影響到軸突的再生和功能恢復(fù),這些變化及其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。將脊髓損傷后大腦皮質(zhì)的變化與現(xiàn)有對(duì)脊髓