软脊膜切开减压术对啮齿类及灵长类动物脊髓损伤后功能恢复的效果和机制研究

Spinal cord injury (SCI) is one of the most destructive trauma with a high morbidity and disability. The injury has a strong impact and serious burden on patients, families and the society. Currently in the clinic, the main treatment is surgery, e.g. stabilization of the damaged vertebrae and, in some cases, laminectomy. Although traditional laminectomy may release the pressure outside the meanings produced by spinal cord compression of bone fragments, the pressure generated inside the meanings such as edema cannot be released, and, therefore, the therapeutic effect has been limited. This study will be the first to examine the effect of incising the pia mater (piotomy) on primates and rodents after a contusive SCI. We will use multiple approaches including the intraspinal pressure, blood flow, electrophysiological conductivity, MRI, microvascular three-dimensional imaging, pathological and behavioral changes to determine the role and mechanisms of piotomy on the intramedullary pressure releasing, angiogenesis promotion, restoration of spinal cord blood flow, substantial reservations of residual tissue and functional recovery in both rodent and non-human primate models of SCI. Through the analysis mRNA, protein expression of the injury and treatment groups, we will be able to determine the effect of piotomy on molecular changes associate with improving neurological function and behavior recovery. In summary, piotomy may represent a novel repair strategy that could be quickly translatable to the treatment of SCI.

脊髓损伤(SCI)是高发病率、高致残性疾病，给患者、家庭和社会带来严重负担。目前临床主要治疗策略是脊柱固定和椎板减压。但是传统的椎板减压术虽然解除脊膜外的压力（骨碎片压迫脊髓），却无法解除脊膜内的压力（如水肿），治疗效果有限且有争议。本研究将首次采用软脊膜切开术（Piotomy）对灵长类和啮齿类动物脊髓撞击伤进行干预，通过采集损伤中心的压力、血流量、电生理、MRI、微血管三维图像等信息，与病理学和行为学变化相应证，阐明软脊膜切开对髓内压力的释放、微血管生成的促进、脊髓血液供给的恢复、残余神经的保留以及功能恢复等方面的作用，验证该干预手段对急性SCI的有效性。通过分析损伤和Piotomy的脊髓mRNA、蛋白质表达比对，了解软脑脊膜切开对SCI后各种血管生成蛋白表达格局的改变，探讨其促进微血管生成的机制，以及改善神经功能及行为功能的可行性，促进该新型治疗手段转化成临床治疗SCI的建设性治疗方案

脊髓挫伤或脊髓压力升高都会破坏脊髓组织并恶化脊髓损伤（SCI）后的恢复。手术减压是缓解脊髓压缩情况的主要治疗方法。虽然椎板切除术或硬膜切开术对于常见的减压程序反应良好，但是不能改善因SCI后组织水肿和出血所致的软膜下压迫。减压的有效性不仅是时间问题，还是压迫类型和相应减压方法的问题。在本项研究中，我们使用了九只恒河猴来研究软脊膜切开术（Piotomy）在SCI所致的软膜下压迫中的作用。所有动物均在T9节段实施中度脊髓挫伤，其中5只在挫伤后30分钟实施软脊膜切开术。实验证明，该切开术安全、不会造成动物死亡或额外并发症。在脊髓损伤中心监测两个小时的血流，发现软脊膜切开后可明显改善SCI后组织灌注快速下降的情况。从损伤前阶段到术后六个月，按计划评估动物的神经功能。与单纯损伤组相比，Piotomy组动物，可以改善后爪的疼痛敏感性（p <0.01，Hargreaves热痛测量）；也改善了触觉激活的足抓握反应（p <0.01，后爪握力测试）。尽管在走廊行走试验中运动功能恢复未显示差异（P> 0.05），但SCI后3个月的MEPs显示电生理功能恢复或脊髓下行运动传导束的功能得到了改善（p <0.05）。 MRI图像显示，损伤后3m，SCI组损伤区域的T2WI和T1WI普遍存在高信号，损伤后6m时高信号减弱；Piotomy组中，损伤后3m和6m时T2WI和T1WI的脊髓信号都没有明显改变。我们进而从组织学角度评估脊髓损伤中心，与SCI组相比，Piotomy组有更多的残存组织、残存髓鞘、SMI31 +轴突、尼氏体色的运动神经元；以及胶质瘢痕和胶原瘢痕减少，脊髓的萎缩减少，严重损伤被限定在最小范围内。本项研究证明了软脊膜切开术可作为SCI患者的治疗方法，减缓源自髓内组织肿胀和出血的脊髓固有压迫。该切开术的减压效果，比常规的椎板切除术或硬膜切开术更加完全、有效。这项采用软脊膜切开术治疗大动物SCI的转化研究可能会支持其在临床试验中的治疗作用。可以预见，这种简单实用、治疗脊髓损伤的外科手术策略将会兴起。

内容获取失败，请点击重试