脊髓損傷修復(fù)與再生_第1頁(yè)
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1、脊髓損傷、再生與修復(fù),脊髓損傷(spinal cord injury,SCI)基礎(chǔ)研究主要集中在三個(gè)方面:(1)脊髓損傷后脊髓內(nèi)繼發(fā)病理改變的預(yù)防和逆轉(zhuǎn)。(2)脊髓損傷后功能受損但結(jié)構(gòu)完整的神經(jīng)細(xì)胞功能的恢復(fù)。(3)脊髓損傷后被離斷的神經(jīng)連續(xù)性的重建,即脊髓的再生或脊髓移植。,一、脊髓損傷的組織病理學(xué)改變二、脊髓繼發(fā)性損傷的機(jī)制三、脊髓損傷后功能檢查四、脊髓損傷模型五、影響脊髓損傷后神經(jīng)再生的因素六、脊髓損傷的內(nèi)源性保護(hù)

2、性因子七、脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)性治療八、脊髓損傷修復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究,一、脊髓損傷的組織病理學(xué)及病理 生理學(xué)改變1.急性期的病理生理學(xué)改變: 缺血 水腫 代謝及電解質(zhì)紊亂 磷脂水解、自由基形成 興奮性細(xì)胞毒作用 炎性反應(yīng),2.病理組織學(xué)改變 (1)早期:即損傷急性期(2)中期:即亞急性期。此期以小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化為特征。特點(diǎn)是反應(yīng)性改變與碎塊移除。 (3)晚期:損傷

3、區(qū)吞噬細(xì)胞消失,出現(xiàn)腔隙,隨后形成癍痕。組織中膠質(zhì)細(xì)胞與纖維持續(xù)增生.,(一) 實(shí)驗(yàn)性脊髓損傷的病理1.完全脊髓損傷病變特點(diǎn):(1)病變呈進(jìn)行性或持續(xù)性加重, 6h內(nèi)出血累及全灰質(zhì),12h波及白質(zhì), (2)組織代替:脊髓壞死組織、退變組織被吞噬細(xì)胞移除并由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和纖維所代替;(3)神經(jīng)纖維再生:近端退變的神經(jīng)纖維雖可以再生,但受損傷處增生的膠質(zhì)組織所制約,2.不完全脊髓損傷:灰質(zhì)出血、水腫可波及白質(zhì),但程度較完全損傷

4、為輕,神經(jīng)纖維完整,神經(jīng)細(xì)胞不完全退變。 3.輕微脊髓損傷 4.脊髓壓迫損傷:脊髓缺血性壞死、囊腔、軟化、纖維化等5.脊髓缺血損傷:灰質(zhì)出血,白質(zhì)壞死,脊髓軟化或纖維化,中度損傷8h T8灰質(zhì)前角尼氏染色。,6.脊髓橫斷損傷組織學(xué)特點(diǎn):(1)脊髓斷端發(fā)生自溶,斷端的出血、壞死與基本病理改變相同,神經(jīng)纖維斷裂后,斷端流出的軸漿形成小泡。 (2)兩斷端的長(zhǎng)束纖維退變 (3)遠(yuǎn)端、近端神經(jīng)之間的突觸連接(神經(jīng)毯)發(fā)生退變,(二)

5、人體脊髓損傷的病理改變 人體脊髓損傷與實(shí)驗(yàn)性脊髓損傷的病理改變規(guī)律和過(guò)程基本一致,只是人體脊髓損傷的病理過(guò)程較長(zhǎng),更具個(gè)體性,沒(méi)有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的病理過(guò)程典型,但灰、白質(zhì)病理出血、水腫、壞死、囊腔、退變膠質(zhì)化、再生的規(guī)律是一致的。,120具四肢癱或截癱的尸體解剖結(jié)果:死亡時(shí)間最早為3h,最晚為數(shù)年以后。其病理改變分為:(1)完全失去灰質(zhì)組織;(2)脊髓壞死有囊腔形成,有的成為空洞;(3)部分失去灰質(zhì)組織,但仍有白質(zhì)保存。有硬膜外

6、血腫者,并未構(gòu)成硬膜外脊髓壓迫。,二、脊髓繼發(fā)性損傷的機(jī)制 目前認(rèn)為SCI后的微循環(huán)和神經(jīng)生化機(jī)制是脊髓繼發(fā)性損傷的兩大機(jī)制。 脊髓的微循環(huán)調(diào)節(jié)方式:化學(xué)調(diào)節(jié)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、神經(jīng)調(diào)節(jié)和神經(jīng)元代謝調(diào)節(jié),(一)局部缺血 SCI后脊髓血流量改變是引起脊髓壞死和神經(jīng)功能喪失的重要原因,而灰質(zhì)與白質(zhì)中的血管反應(yīng)又有所不同。SCI后灰質(zhì)在1~2h內(nèi)迅速出現(xiàn)缺血和梗死,而白質(zhì)血流的改變與創(chuàng)傷程度有關(guān)

7、 。脊髓局部缺血:?血管直接損傷?血管活性物質(zhì)的釋放引起血管痙攣?血管閉塞、血栓形成、血栓素A2(TXA2)和白三烯的釋放,(二)基本生化惡性循環(huán) SCI后損傷區(qū)組織、細(xì)胞因缺血、缺氧而致氧化磷酸化過(guò)程障礙,葡萄糖的無(wú)氧代謝增加,組織含氧量、丙酮酸含量、磷酸肌酸含量持續(xù)下降,PaCO2升高, PaO2及血pH值下降,ATP被耗盡,導(dǎo)致Ca2+依賴性的ATP酶及Na+/K+-ATP酶失活,膜去極化等,結(jié)果大量Ca2+內(nèi)流

8、;而細(xì)胞內(nèi)Ca2+過(guò)量又導(dǎo)致膜磷脂的過(guò)氧化和花生四烯酸代謝及其產(chǎn)物增加,組織進(jìn)一步缺血,血管進(jìn)一步痙攣。,(三)自由基大量產(chǎn)生 自由基選擇性抑制前列環(huán)素 (PGI2 )的合成,使血栓素A2 (TXA2 )相對(duì)過(guò)剩。 自由基對(duì)細(xì)胞膜雙磷脂結(jié)構(gòu)進(jìn)行過(guò)氧化作用,生成多種脂質(zhì)過(guò)氧化物,損傷細(xì)胞膜,并引起溶酶體及線粒體的破裂。,(四)單胺類物質(zhì)過(guò)量釋放 引起血管通透性增加和組織水腫導(dǎo)致微血管明顯收縮,但有時(shí)

9、微血管反而呈麻痹性擴(kuò)張(五) 內(nèi)源性一氧化氮的失活 一氧化氮(NO)具有多種生物功能,主要包括:血管舒張、神經(jīng)信息的傳遞和細(xì)胞毒作用。NO由SCI后大量釋放的血紅蛋白及氧自由基的作用而失活。,(六) 肽類物質(zhì)大量釋放 內(nèi)源性阿片樣肽、內(nèi)皮素(ET)的過(guò)度釋放。(七)血小板激活因子釋放增加 ?脊髓血管通透性增加;?加速了花生四烯酸代謝產(chǎn)物的釋放;?對(duì)Ca2+、自由基、興奮性氨基酸進(jìn)行介導(dǎo)或與其協(xié)同作

10、用. 加劇了血管痙攣、血栓形成及血管內(nèi)皮損害,遏制了脊髓微循環(huán)血流量。,(八)鈣離子內(nèi)流 Ca2+在損傷或缺血后的神經(jīng)損傷的病理改變中起著關(guān)鍵的作用,Ca2+內(nèi)流是引起細(xì)胞死亡的最后公共通路。 ? Ca2+的增加能導(dǎo)致膜磷脂的過(guò)氧化和花生四烯酸代謝的增加,加重血管痙攣,引起組織水腫及缺血;?凝血作用增強(qiáng),加重脊髓缺血和微循環(huán)障礙。?鈣離子還可阻止線粒體內(nèi)的電子傳遞,引起自由基釋放,以及阻止ADP向ATP轉(zhuǎn)化,(九)

11、興奮性氨基酸大量增加 短期內(nèi)EAA的瀑布性釋放引起N-甲基-D-天門冬氨酸受體(NMDA受體)過(guò)度活動(dòng),導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Na+、Ca2++蓄積,進(jìn)而引起組織細(xì)胞水腫并阻塞毛細(xì)血管,從而導(dǎo)致微循環(huán)障礙。,三、脊髓損傷后功能檢查(一) 脊髓通路檢查1.體感誘發(fā)電位2.運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位 3.交感性皮膚反應(yīng) (二) 周圍通路檢查1.肌電圖(EMG)和神經(jīng)圖檢查2.反射檢查,四、 脊髓損傷模型 理想的模型應(yīng)符合以下要求:1.臨

12、床相似性: 脊髓損傷模型的制作過(guò)程與臨床脊髓損傷過(guò)程相近似,動(dòng)物的手術(shù)制備盡可能少2.可調(diào)控性: 調(diào)整損傷強(qiáng)度3.可重復(fù)性,(一) 急性挫傷模型 1.閉合性挫傷模型 2.開放性挫傷模型 (1)脊髓背側(cè)損傷模型: Allen于1911年首創(chuàng)重物墜落法。優(yōu)點(diǎn):?與人類脊髓損傷性相近;?脊髓損傷節(jié)段可以限定,撞擊量可以調(diào)控;?硬脊膜仍完整,可以防止外源成分侵入脊髓損傷區(qū)。,不足:? 重物下墜撞擊脊髓的瞬間脊柱和脊髓的不穩(wěn)定及

13、脊髓的偏向移位,導(dǎo)致?lián)p傷的程度就有差異。? 重物墜擊脊髓未及時(shí)移開,又造成不同時(shí)間的脊髓壓迫傷。? 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類不同,同一類動(dòng)物之間各個(gè)體大小不一樣,造成各種動(dòng)物截癱的沖擊量閥值尚未確定。(2) 脊髓腹側(cè)損傷模型,(二) 切割型脊髓損傷模型 (三) 脊髓壓迫模型 采用環(huán)套制造動(dòng)物模型 (四) 脊髓缺血模型 采用各種不同手段(如:壓迫、鉗夾、氣囊阻塞、結(jié)扎、電燒等。)阻斷主動(dòng)脈、肋間動(dòng)脈、腰動(dòng)脈、脊髓

14、動(dòng)脈,造成脊髓缺血而產(chǎn)生脊髓損傷的模型。,(五)電解損毀模型 脊髓雙側(cè)皮質(zhì)脊髓束纖維 (六)脊髓損傷造模術(shù)后處理 脊髓損傷后動(dòng)物死亡的原因? 創(chuàng)傷刺激;? 失血性休克,多器官衰竭;? 呼吸道、泌尿道、傷口感染;? 褥瘡,防治并發(fā)癥、降低死亡率的措施:? 控制室溫在18~22℃,清潔籠具,盡可能單籠喂養(yǎng);? 預(yù)防感染:術(shù)前皮膚消毒,術(shù)中嚴(yán)格無(wú)菌操作,術(shù)后肌注青霉素3天;? 術(shù)后注意保暖,皮下注射生

15、理鹽水或葡萄糖液,以補(bǔ)充血容量,預(yù)防失血性休克;? 每天擠壓膀胱排尿2~3次,直至膀胱功能恢復(fù);肛內(nèi)注開塞露,每天1次;? 每天定時(shí)翻身,預(yù)防褥瘡發(fā)生。,存在的問(wèn)題:①實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類。②臨床上大多數(shù)脊髓損傷均由骨折脫位引起,不僅脊髓組織發(fā)生機(jī)械變形,而且脊髓前后動(dòng)脈也受損傷。③制造動(dòng)物模型的外科技術(shù)方法的差異。④動(dòng)物大小和體重。⑤校準(zhǔn)損傷裝置的方法等。,(七)SCI模型動(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力評(píng)分法1.Gale聯(lián)合評(píng)分法(the c

16、ombine behavioral score, CBS): 本法最初由Gale等所創(chuàng)立,只包括鼠尾拍動(dòng)與熱板試驗(yàn)?,F(xiàn)經(jīng)改良,已包括開放空間中運(yùn)動(dòng)能力分級(jí)、腳趾伸展能力分級(jí)、觸地反應(yīng)能力分級(jí)、回縮反應(yīng)能力、矯正反射、斜板試驗(yàn)與游泳試驗(yàn)等7個(gè)方面。,2. BBB分級(jí)法(the Basso, Beattie, Bresnahanlocomotorrating scale, BBB): Tarlov法將SCI后后肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)

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