在颈椎脊髓损伤后急性缓解椎管内压力可改善功能恢复情况

《Brain Research Bulletin》：Relieving intraspinal pressure acutely after cervical spinal cord injury improves functional outcomes

急性脊髓损伤后病理性脊髓内压（ISP）升高会加剧继发性损伤，本研究通过大鼠模型评估硬膜切开术（durotomy）对ISP、组织 sparing及功能恢复的影响。结果显示，颈椎创伤性脊髓损伤后ISP在伤后4小时达到峰值（7.9±2.3 mmHg），硬膜切开术后立即显著降低（3.0±2.3 mmHg）。亚急性期（2周）硬膜切开组组织 sparing增加，凋亡标志物caspase-8表达降低，慢性期（8周）前肢功能评分（17.7 vs. 10.6）显著优于未手术组（p<0.05）。证实急性期硬膜切开可有效缓解ISP，抑制继发性损伤并促进功能恢复。

　　急性创伤性脊髓损伤（tSCI）是一种全球范围内严重的健康问题，不仅对患者造成巨大的神经功能障碍，还给社会带来沉重的经济负担。根据现有研究，每年约有90万例新的tSCI病例，且在2019年，全球共有约2060万例现存病例，导致620万年的残疾生活时间。目前的治疗手段在对抗二次损伤扩展和细胞死亡方面效果有限，因此，探索新的治疗方法成为亟待解决的问题。本研究聚焦于颈椎区域的tSCI，通过使用一种称为“ durotomy”（硬膜切开术）的手术方式，评估其对脊髓内压（ISP）变化、损伤范围以及功能恢复的影响。

### 脊髓内压的动态变化与二次损伤机制

在脊髓受到外力冲击后，主要损伤即为机械性破坏，而随后发生的二次损伤则包括组织肿胀、水肿、血管损伤和血肿形成。这些因素共同作用，导致脊髓内压升高，进而形成一个恶性循环：高ISP会进一步加重机械性组织损伤，减少毛细血管的血液供应，引发缺血。因此，脊髓内压的升高对组织的进一步损伤构成了重大风险。

本研究中，实验对象为8至12周龄的雌性长耳大鼠。在实验开始前，所有动物实验均获得华盛顿大学机构动物护理与使用委员会（IACUC）的批准，并遵循NIH动物福利办公室（OLAW）的ARRIVE指南。研究人员在颈椎C5水平制造了一种中度的tSCI，使用的是Infinite Horizon Impactor设备。在损伤发生后，研究人员立即在脊髓组织中植入1F Millar Mikro-Tip?压力探针，以监测ISP的变化。数据显示，颈椎tSCI导致脊髓内压在创伤后迅速上升，从基线的3.0 ± 1.1 mmHg上升至创伤后4小时的7.9 ± 2.3 mmHg。这种显著的ISP升高表明，颈椎损伤后脊髓组织的内部压力变化非常剧烈，且在短时间内达到峰值。

为了评估脊髓内压的动态变化，研究人员对不同时间点进行了测量。结果显示，创伤后1小时、2小时、3小时的ISP分别为7.5 ± 2.0 mmHg、7.7 ± 2.5 mmHg和8.1 ± 2.4 mmHg。这些数据表明，脊髓内压在创伤后的前4小时内持续上升，且达到一个平台期，这可能进一步加剧脊髓的损伤。因此，早期干预对于控制ISP至关重要。

### 硬膜切开术对脊髓内压的影响

在创伤后，研究人员对部分动物实施了硬膜切开术（durotomy），即通过纵向切开硬膜来释放脊髓内的压力。结果显示，实施durotomy的动物在创伤后4小时的ISP显著下降至3.0 ± 2.3 mmHg，明显低于未接受durotomy的动物（7.9 ± 2.3 mmHg）。这一结果表明，durotomy能够有效降低脊髓内压，减轻二次损伤。

此外，研究人员还通过B-mode超声成像技术评估了创伤后血肿的分布情况。数据显示，durotomy组的血肿面积显著小于仅接受创伤的动物。这表明，durotomy不仅有助于降低脊髓内压，还能够减少血肿的形成，从而降低组织损伤的风险。超声图像显示，durotomy后，血肿区域的回声强度明显减弱，进一步验证了其对血肿的控制作用。

### 功能恢复与组织保护的改善

为了评估durotomy对功能恢复的影响，研究人员在创伤后2周和8周对动物进行了前肢运动评分（FLS）。结果显示，durotomy组的FLS在创伤后4周显著提高，从10.6上升至17.7（p < 0.05）。而在8周时，durotomy组的FLS进一步提升至18.2，而未接受durotomy的动物仅为13.4（p < 0.05）。这表明，durotomy不仅在短期有助于功能恢复，还能够在长期维持较好的神经功能。

在组织保护方面，研究人员通过组织学分析评估了durotomy对脊髓组织的保护效果。结果显示，durotomy组的组织保留率显著高于未接受durotomy的动物。具体而言，durotomy组的组织保留率为91.51 ± 1.20%，而未接受durotomy的动物仅为87.72 ± 1.26%。这一差异表明，durotomy能够有效减少脊髓组织的损失，提高组织的存活率。

### 免疫组化分析揭示细胞死亡的减少

为了进一步了解durotomy对细胞死亡的影响，研究人员通过免疫组化技术分析了caspase-8的表达水平。caspase-8是细胞凋亡过程中的关键蛋白，其表达水平的升高通常与细胞死亡相关。结果显示，durotomy组的caspase-8积分密度显著低于未接受durotomy的动物（4724 ± 460.2 vs. 6015 ± 400.1，p < 0.0001）。这表明，durotomy能够有效减少细胞凋亡，从而提高细胞的存活率。

此外，研究人员还分析了星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba1）的反应情况。GFAP和Iba1是胶质细胞的标志物，其表达水平的升高通常与炎症反应和组织修复相关。结果显示，durotomy组在GFAP和Iba1的表达水平上与未接受durotomy的动物没有显著差异，这表明durotomy主要通过减少细胞凋亡来改善组织保护，而非显著改变胶质细胞的反应。

### 临床意义与未来研究方向

本研究的结果表明，durotomy作为一种手术干预手段，能够有效降低脊髓内压，减少血肿形成，并改善功能恢复。这些发现对于临床治疗具有重要意义，尤其是在急性期的干预。目前，脊髓内压的监测在tSCI治疗中尚未成为标准操作，但在脑外伤（TBI）中，颅内压（ICP）的监测和调节已被广泛应用于治疗决策中。因此，将ISP监测纳入tSCI的临床评估体系，可能有助于更早地识别和干预高压力状态。

然而，本研究也存在一定的局限性。首先，实验仅针对中度颈椎tSCI进行，未涉及更严重的损伤情况。这可能导致对durotomy效果的高估，因为严重的脊髓损伤可能有不同的病理机制和治疗反应。其次，研究主要集中在颈椎区域，未来还需要探讨durotomy在胸椎区域的效果，以确定其是否具有普遍适用性。最后，本研究仅评估了急性期的durotomy效果，未来还需要确定在更长的时间窗口内，durotomy是否仍能维持其治疗效果。

### 研究方法与数据透明性

为了确保研究的科学性和可重复性，本研究采用了多种方法进行数据收集和分析。首先，所有实验均在严格的伦理框架下进行，并获得了相应的批准。其次，研究人员使用了标准化的实验流程，包括组织准备、染色、免疫组化分析和行为评分。所有实验人员在评估过程中均保持盲法，以避免主观偏差。此外，数据的统计分析采用了适当的测试方法，如ANOVA和t检验，以确保结果的可靠性。

在数据透明性方面，本研究遵循了NIH的ARRIVE指南，确保实验设计的科学性和可重复性。所有原始数据和处理后的数据均将被存入公开的数据仓库（ODC-SCI），以便其他研究人员进行验证和进一步研究。此外，研究团队还进行了样本量计算，以确保实验结果具有统计学意义。

### 结论

综上所述，本研究通过实验揭示了颈椎tSCI后脊髓内压的动态变化及其对组织损伤和功能恢复的影响。durotomy作为一种手术干预手段，能够有效降低脊髓内压，减少血肿形成，并改善功能恢复。这些发现为tSCI的治疗提供了新的思路，尤其是在急性期的干预。然而，进一步的研究仍需探讨durotomy在不同损伤严重程度和脊髓区域的效果，以及其在临床中的应用前景。