成纖維細胞生長因子在治療脊髓損傷的機制及臨床研究①

朱麗娟,張文龍,齊婷婷, 王 鈞

(1.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院,黑龍江 齊齊哈爾 161000;2.齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161000)

脊髓損傷英文簡稱 SCI,是創(chuàng)傷中最嚴(yán)重的癥狀,它的損傷使患者出現(xiàn)嚴(yán)重的運動功能障礙和感覺功能障礙。最近有文獻報道,我國脊髓損傷的人數(shù)正在呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢,脊髓損傷中以發(fā)生胸腰段損傷最為多發(fā),嚴(yán)重者會導(dǎo)致終身的癱瘓[1]。脊髓損傷患者的康復(fù)需要相當(dāng)漫長的時間來恢復(fù)到正常水平,時間長費用高,對患者的身心健康和生活質(zhì)量造成影響,同時增加了家庭和社會的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。尋求更為合理有效的神經(jīng)損傷治療藥物和策略是創(chuàng)傷修復(fù)研究領(lǐng)域的熱點,具有重大臨床治療意義和社會價值[2]。成纖維細胞生長因子具有廣泛的生物學(xué)作用,影響多種細胞的生長、增殖和分化,如血管內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞等,參與生長發(fā)育和組織損傷等正常生理和病理修復(fù)過程[3]。目前,已有大量研究闡明部分成纖維細胞生長因子具有促進脊髓損傷、外周神經(jīng)損傷、腦外傷和新生兒缺血缺氧性腦損傷等神經(jīng)損傷修復(fù)的功能。本課題旨在通過動物實驗?zāi)Ｐ偷姆椒ㄑ芯砍衫w維細胞生長因子在神經(jīng)損傷修復(fù)中的作用及相關(guān)機制等的研究進展。

1 材料與方法

1.1 大鼠脊髓損傷模型

選取SD大鼠,周齡為10周,體表外觀無缺陷,脊髓反射正常,四肢運動功能正常,性別不限。

1.2 手術(shù)建立大鼠脊髓損傷模型

選取SD大鼠40只, 腹腔注射麻醉用10%水合氯醛(3.5mL/kg),俯臥位固定于手術(shù)臺上。先給大鼠全背部備皮后,常規(guī)術(shù)前消毒,鋪無菌手術(shù)巾,以T9為中心做一長約 3.5cm 切口,切開皮膚、皮下組織及肌肉,顯露T8～T10椎體棘突,鈍性分離暴露椎板及部分橫突,使用去骨鉆去除T9棘突和椎板,顯露并切開硬脊膜,使用尖銳手術(shù)刀橫斷脊髓至脊髓2/3,不縫合脊髓,僅縫合硬脊膜,完成脊髓損傷模型的制備。

1.3 纖維蛋白膠—成纖維細胞生長因子復(fù)合物

購買成品“堿性成纖維細胞生長因子”液體試劑及“纖維蛋白膠”膜型復(fù)合(催化液及蛋白自主液獨立包裝)試劑。

1.3.1 將纖維蛋白膠催化液及纖維蛋白自主液按照1:2比例混合均勻,使其相互交聯(lián)成為類似膠凍狀纖維蛋白復(fù)合體,均勻分為40份。

1.3.2 將成纖維細胞生長因子注入隨機選擇的20份纖維蛋白復(fù)合體中,剩余20份不做特殊處理,利用刷膠法將上述各復(fù)合體置于無菌玻璃板上制備出厚度約2mm膜型結(jié)構(gòu)。

1.3.3 成纖維細胞生長因子的植入:將40只已完成脊髓損傷模型建立的大鼠隨機分為兩組,實驗組于脊髓損傷處植入“纖維蛋白膠—成纖維細胞生長因子”復(fù)合物,對照組僅植入纖維蛋白膠。將“纖維蛋白膠—成纖維細胞生長因子”復(fù)合物植入實驗組SD大鼠脊髓橫斷處;對照組SD大鼠脊髓橫斷處不植入生長因子,僅僅植入纖維蛋白膠膜。植入完成后,縫合實驗大鼠硬脊膜。

1.4 大鼠的術(shù)后飼養(yǎng)情況

術(shù)后將實驗組及對照組SD大鼠置于保溫箱內(nèi),待麻醉蘇醒后4h正常轉(zhuǎn)入常規(guī)飼養(yǎng)籠,術(shù)后第1天開始注射脊髓 Fast Blue 染料,直至處死實驗SD大鼠,均采用相同的飼料進行喂養(yǎng)1周,1周后實驗組飼料內(nèi)加入成纖維細胞生長因子,對照組繼續(xù)普通飼料喂養(yǎng),同期觀察各實驗鼠下肢運動能力恢復(fù)情況,使用神經(jīng)學(xué)分類國際標(biāo)準(zhǔn)檢查表簡稱ASIA評估脊髓損傷情況,主要評估實驗動物的感覺功能和運動功能的脊髓損傷情況。

1.5 觀察指標(biāo)和評判標(biāo)準(zhǔn)

采用ASIA 和ICF-RS 評估脊髓損傷情況和實驗動物的整體功能和康復(fù)療效,計算后肢運動功能評分。ICF-RS 評分標(biāo)準(zhǔn)為0～4分,沒有障礙(無,微不足道)為0分,輕度障礙(略有一點,很低)為1分,中度障礙(中等程度,一般)為2分,重度障礙(很高,非常)為3分,完全障礙(全部)為4 分;沒有充分的信息確定損傷的嚴(yán)重性用8分來表示。

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 兩組大鼠在治療結(jié)束后ASIA評分實驗組感覺功能評分(156.67±50.41)分高于對照組感覺功能評分(150.14±55.53)分;實驗組運動功能評分(82.34±21.41)分高于對照組運動功能評分(61.69±18.73)分,有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表1。

表1 兩組大鼠治療后ASIA的感覺功能和運動

2.2 兩組治療后ICF-RS評分為實驗組0分、1分和4分的評分結(jié)果與對照組評分結(jié)果比較有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),2分和3分的評分結(jié)果與對照組比較評分結(jié)果比較無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表2。

表2 兩組大鼠治療后 ICF-RS評分比較[n=20,n(%)]

3 討論

目前研究發(fā)現(xiàn),針對脊髓損傷患者國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院的治療方案主要還是以手術(shù)治療、物理治療、單純藥物治療、康復(fù)治療為主要手段。但是脊髓屬于神經(jīng)細胞,它的自我再生修復(fù)能力很差,單純手術(shù)治療只能減輕壓迫,藥物治療主要起到緩解神經(jīng)水腫營養(yǎng)神經(jīng)的作用,而物理治療及康復(fù)治療只能起到輔助治療的作用,以上各種方法臨床效果不理想,都無法做到從促進脊髓神經(jīng)再生角度出發(fā)[4]。而國外一些科研機構(gòu)已經(jīng)開始著手研究針對脊髓損傷后神經(jīng)的修復(fù)及再生技術(shù),主要局限于干細胞移植的角度,希望通過誘導(dǎo)干細胞分化角度修復(fù)受損的神經(jīng)元細胞,因干細胞分化在植入過程中對于生物相容性要求較高,且誘導(dǎo)干細胞分化過程中存在較多變異情況[5]。成纖維細胞生長因子簡稱FGFs,Armelin在1973年首次從小鼠腦垂體提取液中提取出來,再分離純化出的活性物質(zhì)能夠促進細胞生長。該家族共有 23 個成員,在機體許多組織和器官內(nèi)均有[6]。相應(yīng)的成纖維細胞生長因子受體與FGFs 相結(jié)合,引發(fā)受體二聚化,活化受體酪氨酸激酶,使細胞內(nèi)的信號通路被激活,發(fā)揮生物學(xué)功能和作用。因此FGFs因子是目前機體中十分重要的不可或缺的細胞生長因子,它發(fā)揮著促進機體細胞增殖、細胞遷移、細胞存活和細胞分化的重要作用。FGFs 不僅可以促進神經(jīng)細胞的分化和遷移,還可以有效激活細胞內(nèi)信號通路,促進神經(jīng)損傷后軸突再生、脫髓鞘、再髓鞘化和血管再生等過程,從而促進神經(jīng)功能修復(fù)[7,8]。本項目主要研究利用成纖維細胞生長因子FGFs,在治療脊髓損傷疾病中發(fā)揮的治療作用及其相關(guān)機制。

現(xiàn)在國內(nèi)對成纖維細胞生長因子這類具有生物活性的細胞因子促進脊髓損傷后神經(jīng)修復(fù)再生機制及效果的研究較少,本研究將目光聚焦在成纖維細胞生長因子促進脊髓細胞修復(fù)及再生的作用上,通過這種注入或植入具有生物活性的細胞生長因子的方式來喚醒脊髓細胞的自我修復(fù)甚至再生能力,該細胞生長因子副作用小,故應(yīng)用安全性較高,也便于制取和保存,更適合臨床診療應(yīng)用。

本研究結(jié)果為兩組大鼠在治療結(jié)束后ASIA評分實驗組感覺功能評分(156.67±50.41)分高于對照組感覺功能評分(150.14±55.53)分;實驗組運動功能評分(82.34±21.41)分高于對照組運動功能評分(61.69±18.73)分,有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。兩組治療后ICF-RS評分為實驗組0分、1分和4分的評分結(jié)果與對照組評分結(jié)果比較有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),2分和3分的評分結(jié)果與對照組比較評分結(jié)果比較無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。為未來臨床中遇到的脊髓損傷治療提供相關(guān)理論依據(jù)及相關(guān)技術(shù)支持,成纖維生長因子既可有效的促進脊髓損傷后神經(jīng)的自我修復(fù)能力和再生能力,又縮短患者的感覺功能和運動功能恢復(fù)的時間,從而加快提高患者生存質(zhì)量,而且本研究成果未來可能會作為一種日常工作內(nèi)容為神經(jīng)內(nèi)科其他疾病的患者服務(wù),將會使得科室的整體服務(wù)水平得到明顯提升,進一步改善醫(yī)患關(guān)系,從而提高科室及醫(yī)院的知名度,具有極高的社會效益。從而為脊髓損傷患者進行相關(guān)治療及輔助康復(fù),幫助脊髓損傷癌患者更積極的面對疾病和生活,讓其客觀的面對此類疾病,在配合醫(yī)護治療方面更加有效安全,增加患者的健康投入。最終制定出一套合格的標(biāo)準(zhǔn)的成纖維細胞生長因子治療脊髓損傷的臨床方法。

綜上所述,成纖維生長因子在治療脊髓損傷中表現(xiàn)了良好特性,取得了顯著的臨床效果,為脊髓損傷修復(fù)提供了新的思路方法,但治療的具體修復(fù)機制不明了,下一步需要我們繼續(xù)加大研究力度,取得進一步成果的突破。