脊髓损伤是较常见的外伤类型,严重影响患者的生存质量,其治疗的重点和难点是如何减轻并改善脊髓损伤后的神经功能障碍。而甲基强的松龙早期冲击疗法已受到学术界的质疑。Nrf2-ARE通路是细胞内在的一种保护调节机制,其下游分子涉及多种细胞保护作用,但该通路在脊髓损伤中对神经功能的保护作用及其机理不十分明确。本研究一方面利用Nrf2-ARE通路的激动剂作为对该通路的正向调控,另一方面利用Nrf2基因敲除小鼠作为反向调控,采用脊髓薄片器官型培养及脊髓损伤动物模型,观察神经元坏死及神经功能受损的程度,并从氧化损伤、炎症损伤、细胞凋亡及钙离子内稳态等方面阐明作用机制,最后将该通路激动剂与甲基强的松龙治疗小鼠脊髓损伤的疗效进行比较,通过对照分析,目的是明确激活Nrf2-ARE通路是否可以改善脊髓损伤后的神经功能障碍,阐明其作用机制,找寻治疗脊髓损伤更为有效、安全的靶点及药物,以提高诊治水平。
Spinal cord injury;Nrf2;Sulforaphane;Gene knockout;Treatment
脊髓损伤是较常见的外伤类型,严重影响患者的生存质量,其治疗的重点和难点是如何减轻并改善脊髓损伤后的神经功能障碍。Nrf2-ARE通路是细胞内在的一种保护调节机制,其下游分子涉及具有抗氧化应激、调节炎症损伤、拮抗细胞凋亡、缓解钙离子超载多种细胞保护作用,但该通路在脊髓损伤中对神经功能的保护作用及其机理不十分明确。本研究一方面利用Nrf2-ARE通路的激动剂作为对该通路的正向调控,另一方面利用Nrf2基因敲除小鼠作为反向调控,采用钳夹法制作小鼠脊髓损伤动物模型,观察脊髓神经元坏死、脊髓组织学损伤、脊髓水肿及小鼠后肢运动功能受损的程度,测定炎症反应相关指标,同时我们将神经电生理监测用于脊柱脊髓外科手术及中央区病变切除术的术中监测,通过比较对照分析,我们发现(1)正向调控Nrf2-ARE通路,利用Nrf2-ARE通路激动剂莱菔硫烷,可以在早期改善小鼠脊髓损伤后的后肢运动功能,并可减轻脊髓组织学损伤、减轻脊髓水肿,减少神经元的变性坏死。(2)反向调控Nrf-ARE通路,利用Nrf2基因敲除小鼠制作脊髓损伤模型,同野生型小鼠相比,基因敲除小鼠会出现更严重的后肢运动功能障碍且恢复缓慢。(3)进一步阐明其机制,在小鼠SCI后早期使用莱菔硫烷可以使小鼠脊髓内Nrf2活性升高,抗氧化/解毒酶的表达及酶活性增加,同时炎症反应减轻;而与野生型小鼠相比,Nrf2基因敲除小鼠脊髓损伤后24小时内损伤区域的炎症反应更严重。(4)脊柱外科术中行诱发电位监测,特别是SEP与MEP联合监测,以及在脑中央区病变术中利用皮质诱发电位及皮质直接电刺激精确定位重要感觉运动功能区,能有效降低脑脊髓机械性损伤,保护神经功能,提高病变的切除率,增加手术的安全性,增强术者的信心。因此,我们得出结论激活Nrf2-ARE通路可以在脊髓损伤后通过调节炎症反应来起到神经功能保护的作用,该通路可能是治疗脊髓损伤的新靶点,为脊髓损伤治疗策略提供一个新的思路和方向。