脊髓缺血再灌住损伤_博士学位论文(编辑修改稿)

脊髓缺血再灌住损伤_博士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

,脊髓组织继发性缺血、缺氧、水肿、坏死。 此外， TXA2/PGI2 失衡与脂质过氧化 ,Ca 内流、血管活性物质相互协同作用 , 促使伤后脊髓组织继发性损害加重。 Mitsuhashi[34]发现 [Ca++]进入细胞内使各种酶激活 ,磷脂酶活化后 , 膜磷脂降解 ,花生四烯酸释放 ,使 TXA PGI LT 3 的合成 增加 ,导致白细胞趋化 ,血管通透性增高 , 脊髓 组 织水肿的恶性循环。 (Free radical FR)反应： Demopoulos 等 [35]提出：外伤后的脊髓坏死和自由基反应有关。 自由基是一种外层轨道上单个电子的化学分子，它需要和其相互作用才能与自身的电配对。 由基参与正常的氧化代谢和脂质过程，并产生前列腺素。 它的氧化作用及其反应极强，虽然活性期短，但如果有害反应一旦产生可以连续的自我蔓延下去除非被体内的自由基清除剂抑制 [36]。 正常情况下，自由基的反应在体内的严密制约下保持相 对稳定。 中枢神经系统创伤后，自由基反应首先引起膜损害因为细胞含有磷脂和不饱和脂肪酸，最容易受自由基的脂质过氧化反应影响。 另一方面，于在缺血情况下可引起自由基的电子传递移位，加之缺乏足够的氧去给结合电送链上和原子，在黄嘌呤核苷酸、辅酶和一些金属离子的作用下，更促使自由基的产生。 同时 , 脊髓损伤后体内的重要抗氧抗剂─抗坏血酸的水平也下降。 Ohkawa 通过研究发现 [37]，当黄嘌呤、黄嘌呤氧化酶和铁离子加入神经组织后 ,可诱发细胞毒性水肿。 脂质过氧化的产物乳酸及丙二醛增加 , 进一步的自由基反应使 突触体和线粒体内的磷脂氧化分解 ,释放游离脂肪酸 ,从而造成细胞膜和细胞器的损害。 此外，自由基引起脊髓继发性损害栓素A2 的合成及血小板凝聚作用增加 ,间接地造成脊髓缺血。 脊髓缺血时组织氧分压 (PO2)下降 ,再灌流数分钟 PO2 升高 20%40%， 2040 分钟内逐渐恢复。 再灌流后给纯氧可使脂质过氧化反应加重。 逐级给氧则使脊髓对缺血的耐受时间延长 1 倍 ,并明显改善能量代谢、组织病理和神经功能 [38]。 PO2 一过性升高可能是再灌流早期脊髓血流量暂时升高而能量代谢恢复缓慢所致。 PO2 升高将导致自由基 (FR) 及其脂质过氧 化反应。 FR 含有不配对电子 ,性质极不稳定。 生物膜上多价不饱和脂肪酸的丙烯双链易受 FR 攻击 , 形成链锁式的铁依赖性脂质过氧化反应 ,进而导致膜破坏、细胞死亡。 Hall[39]证明脊髓缺血 10 分钟 , 脂质过氧化产物 MDA 尚在正常范围；缺血 20 分钟 MDA 开始升高 [40]。 实验室 [41]观察到兔脊髓缺血 40 分钟时 ,腰 4 脊髓 MDA 和 SOD 无显著变化。 再灌流 30 分钟于 24 小时 ,MDA显著升高 (P)， SOD 与 MDA呈负相关变化 (r=)。 内皮细胞 白细胞粘附分子与缺血 再灌注损伤 不同的组织器官由于结构和功能上的差别，缺血－再灌注损伤时表现及特点也有所不同。 中枢神经系统的活动主要依靠葡萄糖有氧化提供能量，它是一个对缺最敏感的器官，一旦缺血达到一定程度，再灌注不仅不能使缺血区代谢和机能得以恢复，反可加重其水肿及梗塞 面积。 再灌的结果实际是缺血的延续 [8489]。 研究证实中枢神经缺血－再灌注后有大量中性粒细胞在缺血区聚集 [9098]，中性粒细胞堵塞微血管直接损伤内皮细胞，浸润到组织的中性粒细通过释放各种炎介质如蛋白酶、活性氧成份 (active oxygenspceies,AOS)和脂质衍生物进一步损伤神经元细胞、胶质细胞和内皮细胞，成为再灌注损伤的主要因素 [99－ 107]。 清除外周血白细胞或用药物抑制白细胞活性对缺血－再灌注组织有明显的保护作用 [108110], 可见白细胞在缺血－再灌注过程中起着加重组织损伤的作用。 近年来随着分子免疫学生物的深入发展 , 细胞粘附在缺血性损伤中的作用日益受到重视，并提出缺血区白细胞－内皮的活化及表面粘附分子的表达是白细胞聚集、游出血管发挥细胞毒作用的前提 [111115]。 粘附分子多为糖蛋白，跨膜存在。 互为配 体。 形成网络。 按结构特点可分为以下４类：●整合素家族。 ●免疫球蛋白超家族 (IGSF)。 ●选择素家族。 ●钙离子依赖的细胞粘附素家族。 此外，还有一些其他未归类的粘附分子。 最近研究表明 , 与再灌注损伤有关的粘附分子有：细胞间粘附 分子 1(ICAM1)、 L选择性 (Lselectin)、 P选择素和 E选择素等。 内皮细胞－白细胞粘附分子的结构 内皮细胞和白细胞表面的许多分子均有粘附特性。 与脊髓缺血－再灌注损伤关系较密切的粘附分子有 : 内皮细胞表面的选择素族粘附分子 与其配基碳水化合物，内皮细胞表面的免疫球蛋白超家族粘附分子及其白细胞表面的受体整合素族粘附分子。  选择素家族粘附分子又称白细胞粘附分子家族 , 是一类涉及白细胞与内皮细胞的粘附分子家族。 此家族分子均为高度粘基化的单链跨膜糖蛋白 , 其结构特点是氨基端有凝集素样区 (约含 120 个氨基酸 ), 接着为表皮生长因子 (EGF)样区 (约含 40 个氨基酸 )、跨膜区和细胞质区 , 没有 RGD 序列。 凝集素区在淋巴细胞粘附于毛细血管后微静脉内皮上起重要作用。 目前发现此家族有三类： L 选择素 , P选择素 ,E选择素。 ●内皮细胞白细胞粘附分子 1(ELAM1)属 E选择素 , 主要分布于毛细血管后静脉 ,IL TNF 活化后表达。 Wang 等利用逆转录 PCR 发现大鼠局灶性脑缺血皮质ELAM 1mRNA 表达增加 ,缺血 12h 达高峰 ,持续 2d。 Geng 等发现血栓形成时 P选择素介导组织损伤区域粒细胞与所激活的内皮细胞相互作用 ,促进纤维蛋白沉积。 Okada[47]等通过对狒狒脑 缺血再灌注模型研究 , 进一步证实局部脑缺血再灌注刺激了缺血区域血管内皮细胞 P选择素的表达 , 从而增强了白细胞 内皮细胞粘附。 ● ICAM1 属免疫球蛋白超家族 ,为单链跨膜糖蛋白 ,其所含寡糖分子数有所差别 ,故分子量在 80KD114KD。 核心多肽为 55KD。 跨膜区和较短的胞质区组成。 ICAM 1的第 1 与第 2 细胞外区间含有精 缬 谷氨酸序列 ,在第 2 细胞外区内含精 甘 谷 赖 谷氨酸序列。 ICAM1 的基因位于人第 19 号染色体上。 ICAM1 在血管内皮细胞表达最高 , 其次为外 周白细胞。 ICAM1 的主要受体为淋巴细胞功能相关抗原 1(LFA1)。 ICAM1 的表达是可以诱导的 ,特别是炎症刺激后 ICAM1 的表达明显增加。 Okada 的研究同时显示局部脑缺血 /再灌注也刺激血区域脑血管内皮细胞 ICAM1 的表达 , 使白细胞 内皮细胞粘附增强。 Sobel 报道 ICAM1 同样表达于人脑梗塞的微血管内皮细胞表面。 但在脊柱外科方面还未见有报道。 粘附分子在细胞表面的表达大多数需要细胞因子的剌激，并呈时间依赖性升高 [7478]。 细胞因子白细胞介素 1 (interleukin 1, IL 1) 、肿瘤坏死因子 ( tumor necrosis factor, TNF)、γ 干扰素 ( interferonγ , INFγ )、细胞内毒素等可剌激内皮细胞表达 E选择选择素， 24h 达到高峰，持续 24 小时。 血栓素、组胺及补体成份、 IL TNF 等可使内皮细胞中的 P 选择素迅速与质膜融合出现在细胞表面。 正常情况下，血管内皮细胞可少量表达 ICAM1；受内毒素、 IL1 或 TNF 剌激后 6h， ICAM1 的 表达达到高峰，并可持续几天。 补体成份 C5a(plement) 、细胞因子白细胞介素 4 和 8(interleukin4 和 8， IL4 和 IL8)，血小板活化因子 (platelet activating factor, PAF)及细胞间的接触可剌激整合素的活化，而整合素表 面残基的活化是 ICAM ICAM2 与之结合所必须的。 脊髓 缺血－再灌注损伤时白细胞－内皮细胞粘附分子表达增加的 具体机理目前还不十分清楚，可能与以下几个因素有关：●内源性的一氧化氮 (NO)为血管内皮舒张因子，具有抑制白细胞粘附、趋化和 /或活化及血小板聚集的功能 [8083]。 正常时在血管内皮有基础量的分泌 [84]，以防止中性粒细胞与血管内皮细胞的粘附。 实验说明 [8588]， 心肌细胞再灌注损伤后 NO 基础分泌量 减少，并有中性粒细胞与内皮的大量粘附。 脑再灌早期 ,在中性粒细胞上的 CD11/CD18 粘附分子及内皮细胞表面的 ICAM1 表达量增加的同时， NO 显著下降，而应用外源性 L精氨酸提高 NO 后可减少中性粒细胞的粘附 [8 90、 103]。 提示粘附分子的表达调控可能与 NO 有关；●细胞因子 IL1 为早期炎性因子，对维持正常中枢神经系统的发育有重要作用 [91103]。 IL1 通过内皮细胞表面的 I 类受体发挥多种生物学效应。 在体外，它可剌激培养的人脐静脉内皮细胞增加表达粘附分子 [ 103106]。 脑缺血或脑血 管痉挛时 IL1 分泌较正常升高 [104109]。 缺血－再灌注大鼠离室注射 IL1 拮剂、受体阻断剂可减少脑水肿及脑梗塞面积 [110115]。 综合近年来有 关细胞因子和粘附分子在缺血－再灌注损伤时的变化夫律，以及我们的研究结果发现， IL1 在基因与蛋白水平的表达与内皮细胞粘附分子的表达相平行，却较后者提前发生改变 [10 10 116]。 提示 IL1 分泌可诱导粘附分子的表达；●缺血及再灌流时内皮细胞、白产生趋氧阴离子自由基可进一步激活内皮细胞及白细胞，提高内皮细胞生居炎症介质白三烯 B4(leukotriene B4,LTB4) 和 PAF [106]、诱导内皮细胞－白细胞表达细胞粘附分子， 并抑制内皮细胞产生一氧化氮，应用自由基清除剂可减少脊髓组织的损伤程度 [10116]。 说明自由基也是粘附分子表 达的诱因之一。 内皮细胞－白细胞粘附分子介导白细胞粘附、跨内皮适移一般分为 3 个阶段 [11118]， ●内皮细胞在受剌激后不久，选择素族粘附分子 E选择素、 L选择素、 P选择素首先表达或转移到活化的血管内皮细胞表面，通过识别白碳水合物配基使白细胞粘附在血管壁上。 由于选 择素与其配基的亲和力不高，粘附力较弱，故只能使白细胞疏松地贴在血管内皮上滚动。 这种对白细胞进一步的活化是必要，可使白细胞通过损伤区的速度减慢，在内皮细胞表面有时间活化或得到趋的信号。 抗 L 选择素抗体及抗 E选择素、抗 P选择素抗体对此阶段的阻断作用说明了选择素在介导白细胞与内皮细胞起始粘附时的特异性作用；●起始阶段粘完成后， L选择素迅速从 细胞表面脱落，白细胞活化，其表面整合素粘附分子迅速上调。 内皮细的子 ICAM1 的表达也呈时间依赖性增加；● ICAM1 与整合素的结合使白细胞紧密 地粘附在内皮细胞表面，并介导白细胞的渗出。 此过程可被 CD11/CD18 抗体及抗 ICAM1抗体对白细胞与内皮细胞的粘附及对白细胞外渗的阻断作用证实。 Muller[119]等报道，PECAM1 在白细胞穿过内皮层的过程中起着重要的和用。 85％以上的内皮表面PECAM1 分布于细胞连接部位，用其单抗或重组可溶性 PECAM1 分子处理，可阻断白细胞穿过内皮层，但不影响白细胞与内皮的紧密粘附，而且可见单抗处理后胞大量粘附在内皮细胞连接部位。 综上所述，内皮细－白表面粘附分子达量的增加介导 了组织缺血－再灌注损伤时白细胞贴壁、趋化游出的病理过程。 抗白细胞 内皮细胞粘附治疗进展 由于白细胞 内皮细胞粘附性增强。 在缺血再灌注损伤中有着重要意义。 因此用抗粘附治疗减轻甚至防止再灌注损伤是人们极为关注的问题，其方法可归为以下３类： 已经知道一些致炎因子 (如 C5a、 TNF)可刺激粘附分子在数量与功能上显著上调 , 故干扰致炎因子可使粘附分子的表达受抑制 ,进而减少白细胞与内皮细胞的粘附。 目前已证实： Bruce 等用 TNF 受体缺陷小鼠证实了 TNF 在脑缺血中的作用。 用单克隆抗体，直接 阻断粘附分子的作用。 已经有实验证明， ICAM1 单克隆抗体和 CD11a/CD 18 (LFA1) 单克隆抗体等均有显著缩小缺血大鼠的脑梗死面积，增加微血管再灌注改善神经功能的作用。 但也有人认为，抗 CD18 或 ICAM 单抗不能明显改善动物神经病变的预后。 对此还需进一步探索，采用灵敏的观测指标，可进行多种抗体联合应用。 调控粘附分子的基因表达近期研究发现，致炎因子 (如 TNFα等 ) 是通过 ( NF nuclear factor B)来调控粘附分子的基因表达的。 是一种多向性转录因子，调节细胞粘附分子的 转录。 N 乙酰 L半胱氨酸，阿司匹林等药物具有抗 NF的作用，能从转录水平上对粘附分子的表达起抑制作用。 目前这方面的结论主要来自肿瘤转移方面的研究，有关在缺血性脊髓损伤中机制尚未见报道。 上述治疗均围绕在缺血性脑病中进行，但在脊髓方面还未进行这方面探讨。 如何减少。