组胺通过抑制胶质瘢痕形成促进脊髓损伤修复作用及其机制研究

摘要

脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)是指脊髓遭受的直接或间接性损伤，会导致患者损伤平面以下部分或是完全丧失运动功能和感觉功能，并且其并发症可能涉及到血管、呼吸、胃肠道、泌尿等多个系统，导致患者生活无法自理，给家庭和社会带来沉重的负担。脊髓损伤后的病理生理过程可以分为原发性损伤(primaryinjury)和继发性损伤(secondary injury)。原发性损伤是指脊髓遭受到的机械性或物理伤害，后果是不可逆的。继发性损伤是指发生于脊髓原发性创伤后的一系列病理生理的改变，包括:缺血缺氧、兴奋性神经毒性、炎症、胶质细胞过度活化和瘢痕形成等，其中在损伤后期形成的瘢痕是影响神经再生及功能恢复的主要因素。继发性损伤是一种细胞和分子水平的动态变化过程，可持续数小时到数周，其过程是可逆的，因此针对继发损伤后的各种病理变化为靶点进行干预治疗是当今神经科学家寻求治疗脊髓损伤的重要策略之一。在中枢神经系统中，组胺是一种非常重要的神经递质或神经调质。本课题组前期的研究发现，组胺具有抗兴奋性毒性的神经保护作用，其机制可能与上调星形胶质细胞的谷氨酸合成酶（glutamine synthetase，GS）和谷氨酸转运体GLT-1相关。这些数据提示，在CNS损伤过程中，组胺可能通过调节星形胶质细胞而发挥一定的功能。大量的研究报道已经证实，脑缺血后组胺水平上调，并在脑缺血损伤中发挥保护作用，其机制很可能是与调控星形胶质细胞功能相关。在脊髓损伤后2h，局部组织内组胺水平会显著升高，有研究认为升高的组胺可能导致血管对其他血管活性物质的敏感性增强。但是，组胺是否参与调节SCI后运动功能性恢复，特别是对胶质瘢痕形成的影响尚不清楚。
　　本文研究了组胺在SCI病理生理过程中的保护性作用及其对胶质瘢痕形成的影响。本课题首先采用外源性局部给予组胺的方法研究组胺的作用。大鼠进行脊髓T10右侧半横断损伤后，进行Basso，Beattie and Bresnahan(BBB)运动功能评分和足迹分析，结果发现组胺处理组大鼠在第28 d的运动功能康复情况显著优于单纯损伤组。进一步HE染色、LFB染色及GFAP免疫组化染色等病理形态学研究发现，组胺可以显著降低损伤局部的坏死面积，减少局部的脱髓鞘现象。并且，免疫荧光、DAB染色和免疫印迹等结果显示，组胺处理后损伤处的GFAP和neurocan表达降低，胶质瘢痕的厚度和体积明显减少，而神经丝纤维NF-200的表达显著增加，并且可见越过胶质瘢痕生长，提示组胺可以抑制胶质瘢痕形成促进轴突再生。为了进一步验证组胺在SCI病理生理过程中的作用，我们采用了组氨酸脱羧酶基因敲除小鼠(Histidine decarboxylase knockout，HDC-KO)。结果显示，缺乏内源性组胺的小鼠在进行脊髓半横断损伤后，其BMS评分也显著低于WT组，组织损伤、脱髓鞘情况以及星形胶质细胞的激活和增殖程度均比WT小鼠严重。此外，GFAP免疫荧光和免疫印迹实验发现，给予苯海拉明选择性拮抗H1受体后，可以逆转组胺对星形胶质细胞激活的抑制作用，并且可以显著增加GFAP阳性表达的星形胶质细胞数量。同时，在体外划痕实验中也发现，苯海拉明可以逆转组胺对星形胶质细胞抑制增殖的作用，显著增加星形胶质细胞BrdU+细胞数量。而西咪替丁，选择性H2受体拮抗剂，在体内外实验中均对组胺的抗星形胶质细胞激活和增殖的作用没有影响。综上所述，本研究表明组胺可以通过激活H1受体，抑制星形胶质细胞活化和增殖，进而减少胶质瘢痕，从而促进髓鞘再生，改善SCI后的自主运动功能。本研究为组胺及其相关药物对SCI治疗提供了理论基础。

目录

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论文说明

致谢

摘要

缩略词表

1 前言

2 实验材料

2．1 实验动物

2．2 实验试剂

2．3 实验仪器

2．4 溶液配制

3 实验方法

3．1 脊髓半切模型的建立

3．2 实验分组及给药

3．3 行为学观察

3．4 形态学分析

3．5 Western Blot免疫印迹

3．6 星形胶质细胞划痕实验

3．7 细胞增殖实验

3．8 数据统计

4 实验结果

4．1 大鼠BBB行为学

4．2 大鼠足迹分析

4．3 大鼠脊髓组织形态学分析

4．4 组胺对星形胶质细胞活化的影响

4．5 组胺对CSPGs的影响

4．6 组胺对损伤局部轴突再生的影响

4．7 组胺对小胶质细胞/巨噬细胞的影响

4．8 内源性组胺缺乏加重脊髓损伤和促进星形胶质细胞活化

4．8 组胺通过澈活H1受体抑制胶质瘢痕形成

5 讨论

6 结论和创新点

参考文献

综述

作者简历及在读期间所取得的科研成果