成纤维细胞生长因子在治疗脊髓损伤的机制及临床研究①

朱丽娟,张文龙,齐婷婷, 王 钧

(1.齐齐哈尔医学院附属第三医院,黑龙江 齐齐哈尔 161000;2.齐齐哈尔医学院,黑龙江 齐齐哈尔 161000)

脊髓损伤英文简称 SCI,是创伤中最严重的症状,它的损伤使患者出现严重的运动功能障碍和感觉功能障碍。最近有文献报道,我国脊髓损伤的人数正在呈现逐年递增的趋势,脊髓损伤中以发生胸腰段损伤最为多发,严重者会导致终身的瘫痪[1]。脊髓损伤患者的康复需要相当漫长的时间来恢复到正常水平,时间长费用高,对患者的身心健康和生活质量造成影响,同时增加了家庭和社会的经济负担。寻求更为合理有效的神经损伤治疗药物和策略是创伤修复研究领域的热点,具有重大临床治疗意义和社会价值[2]。成纤维细胞生长因子具有广泛的生物学作用,影响多种细胞的生长、增殖和分化,如血管内皮细胞、成纤维细胞、神经元和星形胶质细胞等,参与生长发育和组织损伤等正常生理和病理修复过程[3]。目前,已有大量研究阐明部分成纤维细胞生长因子具有促进脊髓损伤、外周神经损伤、脑外伤和新生儿缺血缺氧性脑损伤等神经损伤修复的功能。本课题旨在通过动物实验模型的方法研究成纤维细胞生长因子在神经损伤修复中的作用及相关机制等的研究进展。

1 材料与方法

1.1 大鼠脊髓损伤模型

选取SD大鼠,周龄为10周,体表外观无缺陷,脊髓反射正常,四肢运动功能正常,性别不限。

1.2 手术建立大鼠脊髓损伤模型

选取SD大鼠40只, 腹腔注射麻醉用10%水合氯醛(3.5mL/kg),俯卧位固定于手术台上。先给大鼠全背部备皮后,常规术前消毒,铺无菌手术巾,以T9为中心做一长约 3.5cm 切口,切开皮肤、皮下组织及肌肉,显露T8～T10椎体棘突,钝性分离暴露椎板及部分横突,使用去骨钻去除T9棘突和椎板,显露并切开硬脊膜,使用尖锐手术刀横断脊髓至脊髓2/3,不缝合脊髓,仅缝合硬脊膜,完成脊髓损伤模型的制备。

1.3 纤维蛋白胶—成纤维细胞生长因子复合物

购买成品“碱性成纤维细胞生长因子”液体试剂及“纤维蛋白胶”膜型复合(催化液及蛋白自主液独立包装)试剂。

1.3.1 将纤维蛋白胶催化液及纤维蛋白自主液按照1:2比例混合均匀,使其相互交联成为类似胶冻状纤维蛋白复合体,均匀分为40份。

1.3.2 将成纤维细胞生长因子注入随机选择的20份纤维蛋白复合体中,剩余20份不做特殊处理,利用刷胶法将上述各复合体置于无菌玻璃板上制备出厚度约2mm膜型结构。

1.3.3 成纤维细胞生长因子的植入:将40只已完成脊髓损伤模型建立的大鼠随机分为两组,实验组于脊髓损伤处植入“纤维蛋白胶—成纤维细胞生长因子”复合物,对照组仅植入纤维蛋白胶。将“纤维蛋白胶—成纤维细胞生长因子”复合物植入实验组SD大鼠脊髓横断处;对照组SD大鼠脊髓横断处不植入生长因子,仅仅植入纤维蛋白胶膜。植入完成后,缝合实验大鼠硬脊膜。

1.4 大鼠的术后饲养情况

术后将实验组及对照组SD大鼠置于保温箱内,待麻醉苏醒后4h正常转入常规饲养笼,术后第1天开始注射脊髓 Fast Blue 染料,直至处死实验SD大鼠,均采用相同的饲料进行喂养1周,1周后实验组饲料内加入成纤维细胞生长因子,对照组继续普通饲料喂养,同期观察各实验鼠下肢运动能力恢复情况,使用神经学分类国际标准检查表简称ASIA评估脊髓损伤情况,主要评估实验动物的感觉功能和运动功能的脊髓损伤情况。

1.5 观察指标和评判标准

采用ASIA 和ICF-RS 评估脊髓损伤情况和实验动物的整体功能和康复疗效,计算后肢运动功能评分。ICF-RS 评分标准为0～4分,没有障碍(无,微不足道)为0分,轻度障碍(略有一点,很低)为1分,中度障碍(中等程度,一般)为2分,重度障碍(很高,非常)为3分,完全障碍(全部)为4 分;没有充分的信息确定损伤的严重性用8分来表示。

1.6 统计学方法

2 结果

2.1 两组大鼠在治疗结束后ASIA评分实验组感觉功能评分(156.67±50.41)分高于对照组感觉功能评分(150.14±55.53)分;实验组运动功能评分(82.34±21.41)分高于对照组运动功能评分(61.69±18.73)分,有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 两组大鼠治疗后ASIA的感觉功能和运动

2.2 两组治疗后ICF-RS评分为实验组0分、1分和4分的评分结果与对照组评分结果比较有统计学意义(P<0.05),2分和3分的评分结果与对照组比较评分结果比较无统计学意义(P>0.05),见表2。

表2 两组大鼠治疗后 ICF-RS评分比较[n=20,n(%)]

3 讨论

目前研究发现,针对脊髓损伤患者国内大多数医院的治疗方案主要还是以手术治疗、物理治疗、单纯药物治疗、康复治疗为主要手段。但是脊髓属于神经细胞,它的自我再生修复能力很差,单纯手术治疗只能减轻压迫,药物治疗主要起到缓解神经水肿营养神经的作用,而物理治疗及康复治疗只能起到辅助治疗的作用,以上各种方法临床效果不理想,都无法做到从促进脊髓神经再生角度出发[4]。而国外一些科研机构已经开始着手研究针对脊髓损伤后神经的修复及再生技术,主要局限于干细胞移植的角度,希望通过诱导干细胞分化角度修复受损的神经元细胞,因干细胞分化在植入过程中对于生物相容性要求较高,且诱导干细胞分化过程中存在较多变异情况[5]。成纤维细胞生长因子简称FGFs,Armelin在1973年首次从小鼠脑垂体提取液中提取出来,再分离纯化出的活性物质能够促进细胞生长。该家族共有 23 个成员,在机体许多组织和器官内均有[6]。相应的成纤维细胞生长因子受体与FGFs 相结合,引发受体二聚化,活化受体酪氨酸激酶,使细胞内的信号通路被激活,发挥生物学功能和作用。因此FGFs因子是目前机体中十分重要的不可或缺的细胞生长因子,它发挥着促进机体细胞增殖、细胞迁移、细胞存活和细胞分化的重要作用。FGFs 不仅可以促进神经细胞的分化和迁移,还可以有效激活细胞内信号通路,促进神经损伤后轴突再生、脱髓鞘、再髓鞘化和血管再生等过程,从而促进神经功能修复[7,8]。本项目主要研究利用成纤维细胞生长因子FGFs,在治疗脊髓损伤疾病中发挥的治疗作用及其相关机制。

现在国内对成纤维细胞生长因子这类具有生物活性的细胞因子促进脊髓损伤后神经修复再生机制及效果的研究较少,本研究将目光聚焦在成纤维细胞生长因子促进脊髓细胞修复及再生的作用上,通过这种注入或植入具有生物活性的细胞生长因子的方式来唤醒脊髓细胞的自我修复甚至再生能力,该细胞生长因子副作用小,故应用安全性较高,也便于制取和保存,更适合临床诊疗应用。

本研究结果为两组大鼠在治疗结束后ASIA评分实验组感觉功能评分(156.67±50.41)分高于对照组感觉功能评分(150.14±55.53)分;实验组运动功能评分(82.34±21.41)分高于对照组运动功能评分(61.69±18.73)分,有统计学意义(P<0.05)。两组治疗后ICF-RS评分为实验组0分、1分和4分的评分结果与对照组评分结果比较有统计学意义(P<0.05),2分和3分的评分结果与对照组比较评分结果比较无统计学意义(P>0.05)。为未来临床中遇到的脊髓损伤治疗提供相关理论依据及相关技术支持,成纤维生长因子既可有效的促进脊髓损伤后神经的自我修复能力和再生能力,又缩短患者的感觉功能和运动功能恢复的时间,从而加快提高患者生存质量,而且本研究成果未来可能会作为一种日常工作内容为神经内科其他疾病的患者服务,将会使得科室的整体服务水平得到明显提升,进一步改善医患关系,从而提高科室及医院的知名度,具有极高的社会效益。从而为脊髓损伤患者进行相关治疗及辅助康复,帮助脊髓损伤癌患者更积极的面对疾病和生活,让其客观的面对此类疾病,在配合医护治疗方面更加有效安全,增加患者的健康投入。最终制定出一套合格的标准的成纤维细胞生长因子治疗脊髓损伤的临床方法。

综上所述,成纤维生长因子在治疗脊髓损伤中表现了良好特性,取得了显著的临床效果,为脊髓损伤修复提供了新的思路方法,但治疗的具体修复机制不明了,下一步需要我们继续加大研究力度,取得进一步成果的突破。