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1、神经系统是一个统一的整体,其每一个组成部分都相互协调制约,如果某一部分发生病变,将对其他部分产生影响。长期以来,脊髓损伤(spinalcordinjury,SCI)研究的焦点主要集中在受损节段,专注于分子和干细胞移植等治疗以达到受损局部的功能重建。然而,这些研究却忽略了SCI后大脑的变化。现在绝大多数关于SCI后功能恢复的治疗都是在假设大脑结构和功能正常的情况下进行的。随着实验设备和方法的改进,研究人员发现,SCI后大脑皮质在组织形态、结构以及功能上发生了变化。大脑的这些变化可能对SCI患者的康复治疗和功能恢
2、复产生一定的影响。因此,深入了解SCI后大脑皮质的变化对进一步探讨SCI的机制、寻找SCI新的治疗途径,有非常重要的意义。笔者就近年来这方面的研究情况进行综述。1SCI后大脑皮质神经元的形态学变化SCI后将导致损伤平面以下运动功能障碍,这是由于大脑向脊髓传递运动指令的下行性传导束中断所致。其中重要的传导束之一是皮质脊髓束(corticospinaltract,CST)。CST起自初级运动皮质(M1)的第V层,然后下行至脊髓并与脊髓运动神经元发生单突触和少突触联系。在啮齿类和猫的SCI模型中,研究者发现SCI后
3、实验动物出现运动功能丧失,但随后运动功能会自发地恢复到一定的水平。SCI后运动功能的恢复是复杂的,并可能涉及多种机制[1]。其他下行性传导束(如红核脊髓束等)以及未受损伤的CST的代偿作用在运动恢复中可能起着一定的作用。另外,通过外界的干预治疗,如神经营养因子23(neurotrophin23,NT23)和IN21等,可以使运动功能更好地恢复。然而在这些研究中,CST所支配的运动功能却不能完全得到恢复。对这种现象的解释之一是轴突中受到损伤的相应的CST神经元可能发生了变化。Hains等在T9水平切断大鼠脊髓后
4、索中走行的CST,用荧光金逆行性标记大脑皮质中轴突离断的锥体细胞,发现1周后这些被标记的细胞中出现了染色质凝聚、“凋落小体”形成等细胞凋亡的形态学表现,而SCI两周后这些细胞大部分消失了[2]。因此他们认为,SCI可以通过细胞凋亡的模式引起皮质运动神经元死亡。Lee等研究了T9水平大鼠脊髓挫伤模型,发现SCI可能导致大脑皮质神经元的死亡[3]。Wannier等在C72C8交界处切断恒河猴单侧后侧索,然后研究大脑运动皮质后肢代表区的神经元,结果显示绝大部分轴索切断的皮质脊髓神经元没有变性,但是这些神经元却比对侧
5、大脑皮质相应的神经元有所缩小[4]。Jurkiewicz等用MRI研究了17例颈部SCI患者,发现这些患者双侧初级躯体感觉皮质的灰质减少,认为这是由于SCI后大脑躯体感觉皮质萎缩所致[5]。目前,SCI后治疗措施的重点和研究热点是促进损伤轴突的再生和修复,从而达到功能的恢复。根据上述研究结果,SCI后大脑皮质神经元可能会出现凋亡、死亡、萎缩等病理变化,对此应当引起重视,因为防止轴突损伤的大脑皮质神经元发生这一系列的变化是轴突再生、功能恢复的重要条件。因此,防止SCI后神经元发生病理变化的措施,可能会促进患者功
6、能的恢复。SCI后大脑皮质神经元的病理变化规律以及其机制尚不清楚,有待进一步的深入研究。2SCI后大脑皮质神经元基因表达的变化在周围神经系统中,损伤轴突的再生是非常活跃的,而且常能导致其功能的恢复。周围神经系统损伤轴突的再生与神经元胞体内一些基因的表达上调有关,这些表达上调的基因在轴突的生长中起重要作用。中枢神经系统中的一些神经元不能上调与生长相关的基因可能是它们不能使轴突再生的原因。关于轴突离断的皮质脊髓神经元对基因表达调控的研究相对较少。Mason等分别在大脑髓质和颈髓将大鼠CST离断,然后研究其相应CS
7、T神经元的基因表达情况[6]。他们用mRNA原位杂交处理得到ATF3、c2jun、GAP243、CAP223、SCG10、L1、CHL1和krox224(这些分子都和轴突离断后神经元的反应相关)。皮质内CST离断7d后,锥体细胞V层(包括皮质脊髓神经元)上调ATF3、c2jun、GAP243、SCG10、L1和CHL1。基因表达上调的神经元胞体和离断处之间的最大距离约300～500μm。然而颈髓的CST离断却未能引起相应CST神经元的基因表达变化。因此,Mason等认为CST神经元胞体不能对脊髓中轴突的离断作
8、出反应,但是如果轴突离断发生在大脑皮质内,CST神经元可表现出具有再生能力的神经元特性,即在很大范围内上调与生长相关分子的表达。近年来的研究显示,一些实验方法(例如NT23、IN21抗体、移植嗅鞘细胞等)能够促进SCI后CST再生。这些处理因素可能导致皮质脊髓神经元上调生长相关分子的表达。因此,继续探讨SCI后大脑神经元的基因表达,可以揭示中枢神经系统损伤后的神经再生机制,评估促神经再生因子的效应以
