何新澤 林書卿 楊濤 王成剛 李芹 薛惠萍 高麗麗 李玲玲(濱州市中心醫(yī)院 山東 濱州 251700)
臨床上常見到顱腦損傷合并周圍神經(jīng)損傷的患者,神經(jīng)損傷獨特的病理生理過程,導(dǎo)致神經(jīng)功能恢復(fù)不全,生活質(zhì)量下降[1]。王維、何新澤等通過建立腦損傷模型發(fā)現(xiàn)大鼠在顱腦損傷合并的周圍神經(jīng)損傷,修復(fù)速度加快[2];大量研究證實他克莫司促進神經(jīng)損傷修復(fù)再生[3]。他克莫司主要通過免疫抑制、神經(jīng)營養(yǎng)來促進周圍神經(jīng)損傷后的再生[4-7]。本實驗通過比較神經(jīng)恢復(fù)情況,探索顱腦損傷促進神經(jīng)損傷恢復(fù)的機制。
實驗在2018年10月—2019年02月在濱州市中心醫(yī)院完成。
實驗動物:選用SPF級雄性SD大鼠180只,200~220g(北京維通利華SCXK(京)2012-0001)。飼養(yǎng)條件:晝夜各12 h、溫度23±1℃。將大鼠完全隨機分為4組,每組45只。實驗經(jīng)過濱州市中心醫(yī)院倫理委員會批準,按照國際動物實驗標準執(zhí)行。
主要設(shè)備及試劑:手術(shù)顯微鏡(LZL-6A型,鎮(zhèn)江中天公司),光學(xué)顯微鏡(BH-3型,Olympus公司),他克莫司100mg(Selleck),頭孢唑啉納(魯抗制藥,國藥準字H19993050)、甲苯胺藍(Sigma)、BL-420F系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)、熒光金(Sigma),冰凍切片機(Leica819)。
1.2.1造模步驟:禁食水4小時,術(shù)區(qū)備皮剪毛。術(shù)前30分鐘,體重100g給予肌肉注射頭孢唑啉鈉10mg,體重100g給予10%水合氯醛按照0.35ml腹腔全麻;A組(顱腦損傷+坐骨神經(jīng)損傷):碘伏消毒,在頭部正中矢狀切開,顱骨開窗處位于冠狀線后1.5mm、中線偏左5mm,骨窗直徑5mm,撞擊造成中度腦損傷;右側(cè)臀部,顯微鏡下完全切斷坐骨神經(jīng),9~0無損傷線縫合坐骨神經(jīng)外膜4~6針[8]。B組 (坐骨神經(jīng)損傷):顯微鏡下完全切斷右側(cè)坐骨神經(jīng),縫合坐骨神經(jīng)外膜。
1.2.2造模后的干預(yù):他克莫司用0.9%氯化鈉稀釋,0.9%氯化鈉他克莫司(1ml:1mg),現(xiàn)用現(xiàn)配制;造模手術(shù)12小時后,A1組大鼠按體重100mg給予他克莫司0.5mg腹腔注射,A兩組給予等量生理鹽水腹腔注射,B1組大鼠按體重100mg給予他克莫司0.5mg腹腔注射,B兩組大鼠給予等量生理鹽水腹腔注射。每日應(yīng)用1次,持續(xù)2周。
1.3.1坐骨神經(jīng)干動作電位恢復(fù)率測定:造模后8周、12周進行測定,每組每次隨機取5只大鼠,麻醉后,暴露坐骨神經(jīng),在神經(jīng)吻合口遠端0.5cm放置刺激電極1,吻合口近端放置刺激電極2,將記錄到的電信號直接輸入BL-420F系統(tǒng)中。
1.3.2 坐骨神經(jīng)的甲苯胺藍染色:造模后4周、8周、12周,每組每次隨機取5只大鼠,橫行切片4um,1%甲苯胺藍染色20分鐘,快速酒精分色,中性樹膠封片,觀察神經(jīng)纖維的髓鞘再生情況。
1.3.3熒光金示蹤:造模后12周,微量注射器在坐骨神經(jīng)斷端以遠0.5cm處,注入4%的熒光金溶液5μl,2分鐘后緩慢退針。術(shù)后7天,灌流固定,取坐骨神經(jīng)對應(yīng)脊髓節(jié)段,冰凍切片脊髓橫斷面20μm。熒光顯微鏡下觀察脊髓前角熒光金陽性運動神經(jīng)元數(shù)目。
數(shù)據(jù)采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)分析,計數(shù)資料采用率(%)表示,進行χ2檢驗,計量資料采用(±s)表示,進行t檢驗,P<0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
造模后大鼠基本生活狀態(tài)的觀察:造模后所有動物均存活,切口無感染。造模1周后B兩組大鼠出現(xiàn)足部紅腫明顯,其他組紅腫較輕。造模3周后,A2、B1、B兩組大鼠足跟出現(xiàn)程度不同的潰瘍面,A1組大鼠足部未見明顯潰瘍;造模12周后,各組大鼠足部潰瘍基本痊愈,B兩組大鼠出現(xiàn)足部的自食現(xiàn)象。
2.1 坐骨神經(jīng)干的動作電位幅值恢復(fù)率
造模第8周,各組大鼠坐骨神經(jīng)干的動作電位幅值恢復(fù)率差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P <0.01),A1優(yōu)于A2、B1、B兩組、A2優(yōu)于B1、B兩組、B1優(yōu)于B兩組;第12周時,A2與B1組大鼠坐骨神經(jīng)干的動作電位幅值恢復(fù)率接近(P>0.05),A1優(yōu)于A2、B1、B兩組,A2優(yōu)于B兩組,B1優(yōu)于B兩組(P <0.01),見表。
表 腦損傷、FK506對周圍神經(jīng)損傷大鼠神經(jīng)干動作電位恢復(fù)率的影響(±s)
表 腦損傷、FK506對周圍神經(jīng)損傷大鼠神經(jīng)干動作電位恢復(fù)率的影響(±s)
組別8周12周 A182.56±1.6388.37±1.59 A264.21±3.0276.24±3.52 B147.64±2.3575.60±2.53 B245.33±3.0348.60±3.01
腦損傷、FK506對周圍神經(jīng)損傷大鼠神經(jīng)干動作電位恢復(fù)率(%)的影響(實驗條件:屏蔽櫥內(nèi)進行,室溫25±0.5℃,刺激強度1.2mv、波寬0.05ms)。
2.2 造模4周后,A1組可見Schwann細胞形成的神經(jīng)內(nèi)膜管,A2、B1組未形成神經(jīng)內(nèi)膜管,B兩組可見大量單核細胞核、散在Schwann細胞核;造模后8周、12周,A1組再生有髓神經(jīng)纖維髓鞘較A2、B1、B兩組厚且規(guī)則,A2、B1組髓鞘厚度無顯著差異,A2、B1組髓鞘較B兩組厚(見圖1)。
圖1. 坐骨神經(jīng)甲苯胺藍染色(×400)
4周:A1組可見Schwann細胞形成的神經(jīng)內(nèi)膜管,A2、B1組未形成神經(jīng)內(nèi)膜管,B兩組可見大量單核細胞核、散在Schwann細胞核;8周、12周:A1組再生有髓神經(jīng)纖維髓鞘較A2、B1、B兩組厚且規(guī)則,A2、B1組髓鞘厚度無顯著差異,A2、B1組髓鞘較B兩組厚。
2.3熒光金示蹤標記:光鏡下,觀察各組相應(yīng)脊髓節(jié)段前角神經(jīng)元細胞胞漿中熒光顆粒,(見圖2)。每高倍視野下進行計數(shù),統(tǒng)計統(tǒng)計分析結(jié)果;造模后第12周,各組脊髓神經(jīng)元胞漿熒光金標記陽性率率差異有統(tǒng)計學(xué)意義,A2與B1組大鼠脊髓神經(jīng)元胞漿HRP標記陽性率接近(P>0.01),A1高于A2、B1、B兩組,A2高于B兩組,B1高于B兩組(P<0.01)。
圖2 術(shù)后12周脊髓前角熒光金陽性神經(jīng)元(×100)
第12周時,A兩組HRP標記脊髓前角陽性率77.24±1.52%與B1組大鼠脊髓神經(jīng)元胞漿熒光金標記陽性率78.60±2.23%接近(P>0.01),A1組熒光金標記脊髓前角陽性率82.37±1.33%高于A兩組77.24±1.52 %、B1組78.60±2.23%、B兩組42.63±2.12%,A兩組熒光金標記脊髓前角陽性率高于B兩組42.63±2.12%,B1組熒光金標記陽性率78.60±2.23%高于B兩組42.63±2.12%(P<0.01)。
何新澤等通過動物實驗發(fā)現(xiàn)大鼠腦損傷后伴隨損傷坐骨神經(jīng)的修復(fù)重建明顯加快,但具體修復(fù)機制尚不清楚[3-5]。本實驗通過比較顱腦損傷聯(lián)合應(yīng)用他克莫司的坐骨神經(jīng)損傷恢復(fù)情況。在所有的實驗觀測項目中,A1組(顱腦損傷聯(lián)合他克莫司)大鼠的坐骨神經(jīng)修復(fù)效果要優(yōu)于其他組,證實顱腦損傷可以與他克莫司協(xié)同促進坐骨神經(jīng)損傷后的修復(fù),其作用機制與他克莫司不完全相同。
周圍神經(jīng)SunderlV的損傷,切斷了神經(jīng)內(nèi)分泌的營養(yǎng)支持。神經(jīng)內(nèi)分泌產(chǎn)生的物質(zhì)不能輸送到靶器官上,靶器官將失去活性和營養(yǎng)的支持。目前他克莫司促進神經(jīng)修復(fù)明確是兩個功能領(lǐng)域,發(fā)揮神經(jīng)營養(yǎng)功能,形成一個FKBP12的綜合體,加入功能區(qū)域后表達GAP-43,并促進形成和擴大神經(jīng)的生長由神經(jīng)脈沖生成的生物電能,再生軸突的內(nèi)徑上升,形成厚厚的神經(jīng)膜層,作用范圍增加[1,3]。這證實了他克莫司有助于恢復(fù)周圍神經(jīng)的營養(yǎng)功能,坐骨神經(jīng)動作電位恢復(fù)率、神經(jīng)甲苯胺藍染色,提示促進周圍神經(jīng)損傷的作用,結(jié)合功能或復(fù)雜的FKBP12 地區(qū)來促進表達GAP-43。
在周圍神經(jīng)損傷后,軸突的退化立即發(fā)生,軸突碎片是由巨噬細胞吞噬清除的,新的軸突、未退化的神經(jīng)元延伸到由Schwann細胞組成的內(nèi)膜神經(jīng)的間隙,靶器官逐漸建立聯(lián)系和營養(yǎng)[1-3]。靶器官的恢復(fù)熒光金神經(jīng)顯示,A1組在他克莫司的免疫抑制效果方面優(yōu)于A2/B1/B兩組,他克莫司結(jié)合FKBP12,形成鈣復(fù)合物抑制堿(CAN),抑制T細胞的衰減,并抑制IL-2、IL3的表達,以生產(chǎn)免疫抑制物[4-7]被神經(jīng)接收。
周圍神經(jīng)的損傷伴隨著血液神經(jīng)屏障的破壞,刺激纖維增生和巨噬細胞的擴散,形成影響神經(jīng)修復(fù)的疤痕[4-7]。他克莫司可以抑制纖維素的擴散、遷移和生物活性,抑制纖維素的擴散,并通過免疫抑制作用促進神經(jīng)損傷的重建和修復(fù)。神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié),創(chuàng)造微型環(huán)境的因素、Schwann細胞的信號有助于促進軸突再生[1]。軸突內(nèi)物質(zhì)更好地恢復(fù)運輸功能和靶器官的反饋是相互促進的[1,5]。熒光金染色證明A1比 A2/B1/B兩組免疫神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)在腦損傷期間有密切的關(guān)系[6],自主神經(jīng)系統(tǒng)的中心結(jié)構(gòu)被摧毀,導(dǎo)致免疫調(diào)節(jié)紊亂、改變或喪失,功能腦細胞的變性,導(dǎo)致caspase瀑布反應(yīng)性的激活,導(dǎo)致神經(jīng)凋亡。
本試驗結(jié)果提示大鼠顱腦損傷伴隨周圍神經(jīng)損傷動物早期應(yīng)用他克莫司后,周圍神經(jīng)修復(fù)再生方面較好,腦損傷、他克莫司均可促進周圍神經(jīng)損傷的修復(fù),并且協(xié)同促進神經(jīng)損傷的修復(fù)效果更好,為腦損傷合并周圍神經(jīng)損傷的患者提供了新的治療思路。但腦損傷促進周圍神經(jīng)損傷的具體機制仍需進一步深入研究。