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脊髓损伤(SCI)危害大且发病率上升,寻找有效治疗药物意义重大。研究人员探究紫杉醇(PTX)对 SCI 的治疗作用及机制,发现 PTX 可激活 Wnt/β-catenin 通路,改善下肢功能等。这为 SCI 治疗提供新方向。
在现代生活中,交通事故、高处坠落等意外时有发生,其中脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI)犹如一颗 “定时炸弹”,给患者及其家庭带来沉重打击。SCI 是由脊椎骨折或脱位引发的中枢神经系统严重创伤,导致受伤平面以下运动、感觉和自主功能出现障碍。随着工业和交通的飞速发展,其发病率在全球范围内迅速攀升。目前,临床上缺乏理想的治疗药物,因此寻找能有效缓解或预防 SCI 损伤的药物迫在眉睫。
为了解决这一难题,福建中医药大学中西医结合学院(Academy of Integrative Medicine, College of Integrative Medicine)、福建省老年病中西医结合重点实验室(Fujian Key Laboratory of Integrative Medicine on Geriatric)等机构的研究人员开展了一项关于紫杉醇(Paclitaxel,PTX)治疗 SCI 的研究。该研究成果发表在《Molecular Medicine》上,为 SCI 的治疗带来了新的曙光。
研究人员主要采用了动物实验和细胞实验技术。在动物实验方面,构建小鼠脊髓压迫损伤模型,将小鼠分为假手术组(Sham)、SCI + 生理盐水组(SCI + Saline)、SCI + PTX 组(SCI + PTX)和 SCI + PTX + XAV939 组(SCI + PTX + XAV939),其中 XAV939 是 Wnt/β-catenin 通路抑制剂。通过多种评分测试评估下肢功能和力量恢复、肌肉萎缩情况;利用组织学染色观察神经元、轴突损伤及纤维化程度。在细胞实验方面,进行 TOPFlash 报告基因检测,以探究 Wnt/β-catenin 信号通路的激活情况。
研究结果如下:
- PTX 改善 SCI 后运动功能恢复:通过 Basso 小鼠评分(Basso Mouse Scale,BMS)和趾伸展测量发现,PTX 组小鼠从术后第 3 天起,BMS 评分和趾伸展评分均显著高于生理盐水组,且随时间推移改善更明显,表明 PTX 能有效促进 SCI 后下肢运动功能恢复。
- PTX 促进 SCI 后肢体力量恢复:倾斜平面试验和握力实验显示,PTX 组小鼠在倾斜平面试验中能抵抗更大的滑动角度,握力也显著优于生理盐水组,且逐渐增强,说明 PTX 可显著促进 SCI 后肢体力量恢复。
- PTX 预防 SCI 后下肢肌肉萎缩:测量小鼠股四头肌肌肉质量及其中肌球蛋白水平发现,术后第 10 天和 21 天,PTX 组小鼠股四头肌肌肉质量恢复明显更好,肌球蛋白水平下降幅度更小,表明 PTX 能缓解 SCI 导致的下肢肌肉萎缩。
- PTX 改善受损脊髓组织形态:苏木精 - 伊红(Hematoxylin - eosin,HE)染色和 Masson 三色染色结果表明,PTX 组小鼠脊髓组织结构改善,坏死腔和胶质瘢痕形成减少;Luxol fast blue(LFB)染色显示 PTX 可减轻髓鞘损伤,说明 PTX 能有效改善受损脊髓组织形态。
- PTX 增加 SCI 后神经元和轴突存活:Nissl 染色和免疫荧光染色结果显示,PTX 组小鼠脊髓组织中神经元形态改善,轴突结构相对完整,Nissl 阳性细胞和 NF200 染色强度增加,表明 PTX 可有效保护 SCI 后的轴突和神经元。
- PTX 减少神经元死亡并促进轴突再生:蛋白质免疫印迹(Western Blot)分析表明,PTX 可显著提高脊髓组织中神经标记相关蛋白 NeuN、NF200 和再生轴突标记蛋白 GAP43 的水平,说明 PTX 具有强大的神经保护作用,能减少神经元死亡并促进轴突再生。
- PTX 激活 Wnt/β-catenin 信号通路:TOPFlash 报告基因检测和 Western Blot 分析显示,PTX 可剂量依赖性激活 Wnt/β-catenin 信号通路,增加脊髓组织中 β-catenin 和 c-Myc 的水平,表明 PTX 通过激活该通路发挥神经保护作用。
- Wnt 通路抑制剂 XAV939 消除 PTX 的治疗效果:给予小鼠 XAV939 后,PTX 对运动功能、肢体力量恢复、肌肉萎缩的保护作用及神经保护能力均被显著抑制,说明 PTX 的治疗效果依赖于 Wnt/β-catenin 信号通路的激活。
- PTX 通过调节 Wnt/β-catenin 通路抑制 SCI 后细胞凋亡:Western Blot 分析显示,PTX 可降低脊髓组织中细胞凋亡指标 caspase-3 和 Bax/Bcl-2 比值,而 XAV939 可阻断这一作用,表明 PTX 通过激活 Wnt/β-catenin 信号通路抑制神经元凋亡,促进 SCI 恢复。
研究结论和讨论部分指出,本研究首次揭示 PTX 可通过激活 Wnt/β-catenin 信号通路,减少神经元凋亡,防止神经元和轴突死亡,促进 SCI 后的恢复。然而,研究也存在一些局限性,如动物模型与临床实际损伤存在差异、未检测下肢肌肉神经肌肉传导、仅使用雌性小鼠等。尽管如此,该研究为 PTX 在 SCI 治疗中的潜在应用提供了重要的理论依据,有助于推动 SCI 治疗领域的进一步发展,为未来开发更有效的治疗策略奠定了基础。