细胞外ATP对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的阻碍

1、细胞外ATP对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的阻碍钱军，马延超，夏亚一，汉华，孙正义【摘要】目的研究细胞外ATP对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的阻碍。方式健康成年Wistar大鼠20只，雌雄不限，体重280-320g,平均300g,制作成脊髓冲击伤动物模型，并随机分为两组：A组（ATP组）和B组（对照组），每组10只。伤后一、3、7、14、28d用改良的Tarlov评分、斜板实验观看大鼠运动功能的恢复情形。结果大鼠脊髓损伤后A组改良的Tarlov评分、斜板实验优于对照组，在14d和28d,改良的Tarlov评分、斜板实验A组明显优于B组（P<。结论细胞外ATP能增进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复

2、。【关键词】脊髓损伤；ATP；运动功能；大鼠脊髓损伤（spinalcordinjury,SCI）机会体历经原发性损伤和继发性损伤的序贯进程，造成不同程度的神经元和胶质细胞的坏死、凋亡，轴突的断裂、脱髓鞘，临床表现为损伤平面以下不同程度的感觉、运动和大小便功能障碍。脊髓损伤后功能恢复的核心机制被以为是启动了暗藏的突触和神经环路和残余的神经元轴突侧支发芽，并和靶细胞形成新突触，从而实现神经环路的结构重组1。因此，脊髓损伤后,提高神经元的存活质量，增进神经元轴突的生长是恢复脊髓功能的关键。ATP作为一种价钱低廉、平安性高的传统能量物质，对神经系统的作用已经引发了国内外学者们的重视。最近的研究说明，细

3、胞外ATP具有爱惜脊髓神经元的作用，并能增进外周神经再生轴突生长、成熟2。关于细胞外ATP对脊髓损伤后运动功能恢复的阻碍，未见文献报导，本文通过行为学检查，观看细胞外ATP对大鼠脊髓损伤后运动功能恢复的阻碍。1材料与方式动物分组健康成年Wistar大鼠（兰州大学实验动物中心提供）20只，雌雄不限，体重280-320g,平均300g,制作成脊髓冲击伤动物模型,并随机分为两组：A组（ATP组）和B组（对照组），每组10只。脊髓损伤动物模型的制作方式用100g/L（10%）水合氯醛腹腔注射麻醉，俯卧位固定，取后正中切口，显露椎板及棘突，明确T10棘突后咬除T9-11棘突、T10全数椎板和T九、T11

4、上、下各半个椎板，Allen法用自制冲击器制作脊髓冲击伤动物模型，冲击强度为30gcf,造模成功后，逐层缝合切口。造模成功的标志：在Allen装置撞击脊髓的刹时，动物躯体抖动，双下肢迅速发生回缩及弹动动作，尾巴痉挛性摇动，说明撞击成功。术后大鼠自由进食、饮水，操纵室温在18-22,按时清洁笼具,天天挤压膀胱排尿2-3次，直至膀胱功能恢复。给药方式A组动物在冲击完成后，经暴露的硬脊膜注射ATP(5mg/kg)至硬脊膜下损伤周围组织，缝合伤口后即经腹腔注射ATP(40mg/kg),以后天天经腹腔注射一样剂量的ATP1次；B组动物注射方式同A组,给予等量的生理盐水作为对照医治。行为学检查A、B两组动

5、物别离于伤后一、3、7、14、28d行改良的Tarlov评分、斜板实验，对大鼠进行行为及肢体运动功能检测，观看伤后各时相点大鼠后肢活动、肌力等，以此评定ATP处置前后大鼠运动功能的恢复情形。改良的Tarlov评分：0分，没有自主性运动；1分,仅限于髅、膝关节的非反射性运动；2分，肢体嵌、膝、踝3个要紧关节的运动；3分，能主动支持体重和不和谐步态，或偶然显现和谐步态；4分，前肢和后肢和谐的步态，行走时有趾间关节的运动；5分,正常步态3。斜板实验：采纳Rivlin法4,将大鼠放置于一长方形木制斜板上，上面垫一橡胶垫，斜板可旋转测量斜板角度。将大鼠躯体纵轴与斜板纵轴平行放置，大鼠头朝斜板举高侧，以再

6、举高5。时大鼠能停留5s的最大角度为测定值，每只动物测5次，取其平均值作为测定值。统计学分析所有数据均以土s表示，应用软件进行统计分析，组内比较采纳单因素方差分析，LSD法进行两两比较；组间比较采纳两样本的t查验，以P<表示不同有统计学意义。2结果两组大鼠脊髓损伤后1d改良的Tarlov评分、斜板实验最低,3d后开始升高，7T4d升高较快，A组大鼠损伤后14d改良的Tarlov评分、斜板实验明显高于损伤后7d(P均小于，B组大鼠损伤后14d改良的Tarlov评分也明显高于损伤后7d(P<,两组大鼠改良的Tarlov评分、斜板实验均在损伤后28d达到顶峰。损伤后一、3、7d两组大鼠改

7、良的Tarlov评分、斜板实验无明显不同，A组和B组大鼠都表现为双后肢不同程度的瘫痪。在损伤后14d和28d,改良的Tarlov评分A组明显高于B组(P均小于；斜板实验A组也明显高于B组(P均小于，两组大鼠的运动功能都取得了不同程度的恢复，且A组大鼠的运动功能恢复明显好于B组。见表一、表2。表1脊髓损伤大鼠改良的Tarlov评分结果（略）表2脊髓损伤大鼠斜板实验结果（略）3讨论脊髓损伤后，提高神经元的存活质量、增进神经元轴突的再生是恢复脊髓功能的关键，而受损神经元的存活及轴突的再生受内外环境多种因素的阻碍。最近几年来，细胞外ATP对神经系统的作用慢慢引发学者们的重视。ATP是体内重要的生物活性

8、物质，参与体内的多种生理、病理进程，细胞内ATP是经典的供能物质，而细胞外ATP那么是功能复杂的信号分子。在神经系统中，ATP可作为神经递质、神经调质和神经营养因子作用于神经元、各类胶质细胞和内皮细胞参与神经系统的发育、分化、增殖、凋亡、损伤和再生进程5。研究说明,细胞外ATP是通过其受体发挥生物学效应的。ATP受体属于喋吟能受体，依照受体对配体的灵敏性不同，P受体可分为P1和P2,其中P1受体要紧介导腺营和AMP的作用，属于G蛋白偶联受体；P2受体那么要紧介导ATP和ADP的作用，按其药理学和分子结构的不同，P2受体能够被分为P2x受体和P2y受体两种类型。P2x受体属于配体门控性非选择性阳

9、离子通道受体，要紧散布在脊髓背根神经节的小细胞及感觉神经末梢，其功能要紧与感觉传导、尤其是与疼痛的产生、传导有关；P2y受体属于G蛋白偶联受体，要紧散布在中枢神经系统、滑腻肌细胞、上皮细胞、血管内皮细胞及某些腺上皮细胞，与这些细胞的增殖、分化及功能活动紧密相关。本实验观看到两组大鼠的运动功能在损伤后28d均取得了不同程度的恢复，ATP组大鼠的运动功能在损伤后14、28d明显好于对照组，说明成年大鼠脊髓损伤后仍存在必然的再生能力，细胞外ATP能增进大鼠脊髓损伤后的这种再生，从而增进大鼠运动功能的恢复。大鼠脊髓损伤后即使未经医治，缺损的神经功能也可慢慢恢复，提示脊髓损伤后神经功能缺损存在着必然程度

10、的自我恢复，即脊髓的神经功能也存在着必然的可塑性，推测大鼠脊髓损伤后的这种神经功能可塑性除与脊髓损伤后水肿消退有关之外，残余脊髓组织的结构可塑性也起了重要作用，其机制可能是损伤区或其周围区域残留的神经元轴突残端出芽或侧支出芽，并延伸至相应的靶细胞，形成突触联系，重建相应的神经环路，从而恢复或部份恢复了对靶细胞的神经支配。有研究说明，损伤的脊髓假设能保留10%的轴突，就可重建部份神经环路，使损伤脊髓的功能有所恢复；脊髓锥体束中的神经纤维保留10%以上，该侧肢体肌肉就可有2/5以上的功能6oATP在脊髓损伤修复进程中能增进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复，其作用机制可能是多方面的，既有直接作用，又有间

11、接作用，但最终是通过其受体发挥作用的。推测ATP的作用类似于一种神经营养因子(neurotrophicfactors,NTFs),作用于神经细胞膜上的相应受体，引发细胞内的一系列级联反映，最终致使细胞核内相关基因的表达。研究说明，核甘酸类物质不仅可直接作用于神经元，也可刺激胶质细胞合成和分泌NGF、XT3等神经营养因子并与其起协同作用70另外，在中枢神经系统，细胞外ATP通过受体还能够发挥增进血液循环的作用，并能增进胶质细胞专门是星形胶质细胞的再生，进而对神经细胞发挥爱惜作用8o细胞外ATP还具有生长因子的作用，能增进某些DNA、蛋白质的合成，增进细胞增殖等，具有生长因子的一些特性9。总之，细

12、胞外ATP能增进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复，其作用机制可能是多途径的，细胞外ATP除关于神经元的直接作用之外，关于神经再生局部的胶质细胞也能发挥作用，从而改变了轴突再生的局部微环境，而血供的增加，也会对轴突再生发挥作用。另外，ATP在体内的代谢产物腺甘二磷酸、腺甘一磷酸和腺甘都有传递信息的作用，后者可作用于P1喋吟能受体，并通过cAMP、IP3等信息传导通路阻碍神经元和胶质细胞，但ATP究竟是如何从分子水平增进大鼠脊髓损伤后运动功能的恢复的，尚需进一步研究。【参考文献】1张绍文，王栓科，王翠芳，等.慢性压迫性脊髓损伤后神经前体细胞的增殖情形J.中华创伤杂志，2004,20:402405.2王

13、栓科,洪光祥,王同光，等.细胞外ATP防治失神经肌肉萎缩的实验研究J.中华手外科杂志，2002,18:4345.3王民，王栋琪，宋焕瑾.脊髓损伤后大鼠后肢运动功能恢复不同评分标准的比较J.西安交通大学学报(医学版)，2006,27(3):243245.4RivlinAS,TatorCH.ObjectiveclinicalassessmentofmotorfunctionafterexperimentalspinalcordinjuryinratJ.JNeurosurg,1977,47:577581.5IrnichD,TraceyDJ,PoltenJ,etal.ATPstimulatesperi

14、pheralaxonsinhuman,ratandmousedifferentialinvolvementofA(2B)adenosineandP2XpurinergicreceptorsJ.Neuroscience,2002,110:123129.6胥少汀.再论脊髓损伤的修复J.中国脊柱脊髓杂志，2003,13:520522.7RamerMS,BradburyEJ,McMahonSB.NervegrowthfactorinducesP2X(3)expressioninsensoryneuronsJNeurochem,2001,77:864875.8NearyJT,KangY,BuY,etal.MitogenicsignalingbyATP/P2Ypurinergicreceptorsinastrocytes:involvementofacalciumindependentproteinkinaseC,extracellulars