文摘

在主动脉手术,脊髓血流中断可能导致脊髓缺血再灌注损伤(IRI)。主动脉手术后脊髓IRI的发生率是28%,和脊髓IRI可能遭受术后患者截瘫或下肢轻瘫。脊髓IRI包括两个阶段。眼前的脊髓损伤急性缺血有关。和延迟脊髓损伤包括缺血性细胞死亡和再灌注损伤。炎症是脊髓缺血的后续事件,可能导致脊髓IRI的主要因素。然而,炎症介质的发展是不完全的。和治疗方法可用于脊髓炎症IRI是不充分的。提高了解脊髓IRI和炎症细胞和细胞因子的发展过程将为脊髓IRI提供新的治疗策略。炎性细胞因子(例如,TNF -α和il - 1)可能在脊髓IRI发挥重要作用。治疗的几个棘手的自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎)、炎性细胞因子参与疾病进展,抗炎细胞因子拮抗剂现在是可用的。因此,有巨大的潜力的抗炎细胞因子拮抗剂治疗脊髓IRI的使用。我们这里检查介质和几个治疗脊髓IRI的可能性。

1。炎症在脊髓IRI

炎症是脊髓缺血的后续事件,和一个合理的途径在脊髓缺血再灌注损伤(IRI) (1]。缺血后一系列代谢过程接踵而至。在45分钟的胸腹的主动脉闭塞的猪模型,一个强大的免疫反应,表现为充血和炎症细胞的积累,发生48 h后的主动脉闭塞(2]。兔脊髓缺血模型,观察炎性细胞浸润(著名3]。这些研究表明,脊髓缺血引发炎症反应。

恢复脊髓血流量会导致所谓的再灌注损伤(4),被称为介导事件(生化反应5]。恢复血液循环刺激的粘附分子和趋化因子的表达,导致炎症反应,包括神经毒性,招募白细胞,多形核的微脉管内皮损伤,低灌注和细胞凋亡6]。在猪模型的脊髓IRI,中性粒细胞封存和神经元生存能力改变再灌注后24小时内7]。在脊髓IRI的大鼠模型,研究人员观察炎性细胞浸润在脊髓的灰色问题[1]。延迟同期检测到运动神经元死亡的强烈的免疫反应灰质(2]。然而,在胸主动脉缺血再灌注的小鼠模型,没有标记的炎症和神经的结果之间的相关性(8]。这些观察表明,炎症可能导致脊髓IRI的主要因素,特别是在再灌注期。

2。炎症细胞在脊髓IRI

炎症反应在脊髓IRI的特点是大量炎症细胞聚集在灰质2]。炎症细胞在脊髓IRI主要包括巨噬细胞、淋巴细胞,中性粒细胞,小胶质细胞和星形胶质细胞9]。他们通常观察到血管周的浸润细胞脊髓IRI (9]。Kiyoshima T证明延迟性截瘫很大程度上是与坏死细胞死亡与著名的炎性细胞浸润(10]。然而,很少有人知道这些炎症细胞的活化和反应在脊髓IRI。

2.1。巨噬细胞

在脊髓IRI的鼠模型,骨骨髓来源的巨噬细胞存在7 d后IRI (11]。在遭受严重的截瘫的动物,一个健壮的积累骨骨髓来源的巨噬细胞占据整个缺血性脑灰质(11]。在脊髓IRI的兔模型,首次发现巨噬细胞在再灌注后8小时,主要围绕梗死面积(12]。

2.2。中性粒细胞

激活中性粒细胞中发挥关键作用的发展脊髓IRI (13]。积累的中性粒细胞在缺血后脊髓组织可以评估通过测量髓过氧化酶(MPO)水平。在鼠模型脊髓IRI,脊髓组织MPO水平增加脊髓后红外光谱、峰值在再灌注后24小时14]。在脊髓IRI的老鼠模型,组织MPO活动(的意思 在再灌注后24 h)显著增加,与对照组相比(的意思 )[9]。

2.3。小神经胶质细胞

小胶质细胞是中枢神经系统的居民免疫细胞(15]。他们可以被激活脊髓再灌注损伤后早期,与周围巨噬细胞(分享许多免疫学特性12,15]。研究表明小胶质细胞的增殖和活化导致会(16),这是一个脊髓IRI的重要机制。奥尔森研究脊髓小胶质细胞的免疫反应;观测显示,小鼠的脊髓小胶质细胞表达高水平的免疫分子和表面可能有不同的免疫反应,可能导致脊髓疾病(15]。

2.4。星形胶质细胞

星形胶质细胞是一个主要组件的血脑屏障(脊髓)和在脊髓IRI的发展中发挥作用及其神经系统的结果。兔模型的脊髓IRI,星形胶质细胞被激活(2小时)后早期再灌注在腰椎脊髓的灰质,但局限于区域神经元开始显示变性(12]。这一发现表明,星形胶质细胞可能是重要的延迟性运动功能障碍的机制在脊髓IRI。

3所示。细胞因子在脊髓IRI

脊髓IRI相关炎性趋化因子释放的增加(17]。一些细胞类型已被证明合成炎性细胞因子(1]。实验动物模型的脊髓IRI强烈表明,巨噬细胞和小胶质细胞表达肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α)、白介素1β(il - 1β)和其他介质(7,11,16]。在鼠模型脊髓IRI,强烈的il - 1染色β、il - 10和TNF -α观察,暗示大量炎症细胞的浸润灰色问题和外围白色问题[18]。

细胞因子是一组蛋白质的活化过程中产生的炎症反应(1),扮演着重要的角色在随后的脊髓IRI。然而,数据的途径和影响这些细胞因子在脊髓IRI仍然是有限的(9]。在老鼠遭受严重的截瘫引起脊髓IRI, TNF -α,il - 1β和其他介质强烈表达(11]。鲁和他的同事们发现增殖蛋白激酶/细胞外signal-regulated激酶(MEK / ERK)通路可能发挥的作用在脊髓IRI通过参与炎症反应和细胞因子的生产(19]。

物种和交替的细胞因子在脊髓IRI尚未确定。史密斯和他的同事们分析了23细胞因子在小鼠模型的脊髓IRI和趋化因子il - 1、il - 6,角化细胞化学引诱物(KC;小鼠相当于人类引发)和肿瘤坏死因子-α显著增加,表明两相的反应(17]。然而,Kunihara和他的同事发现的肿瘤坏死因子-水平α,il - 1β、il - 6和il - 12在血清和脑脊液(CSF)没有显著改变(20.]。

3.1。肿瘤坏死因子-α

肿瘤坏死因子-α是一个有效的激活中性粒细胞(21]。肿瘤坏死因子-α结合两种受体:1型肿瘤坏死因子受体(过去)和2型肿瘤坏死因子受体(我),这是在许多类型的细胞中表达22]。

肿瘤坏死因子-α在再灌注期显著增加,再灌注后保持在高水平。在一只兔子模型的主动脉闭塞30分钟和2小时的再灌注,TNF -α水平显著提高 pg /毫克蛋白IRI组与虚假的集团( pg /毫克蛋白)[4]。

除了表达显著升高,肿瘤坏死因子-α显示趋势两相的早期和晚期,高峰表达式(17]。在老鼠模型的脊髓IRI(放入到主动脉球囊导管),TNF -α水平在1.5小时短暂缺血后显著增加,达到3小时(21]。在猪模型的脊髓IRI, TNF -α水平显著增加了6个小时到12小时再灌注后,认为双峰释放肿瘤坏死因子-一个类似的模式αIRI(后7]。

高水平的肿瘤坏死因子-α持续很长一段时间之后第二个表达高峰。在鼠模型脊髓IRI, TNF -α水平24小时虚假的操作组和IRI 24小时组 pg / mL和 pg / mL,分别1]。肿瘤坏死因子-α水平在48小时内虚假的操作组和48小时IRI pg / mL和 分别pg / mL。肿瘤坏死因子-没有明显变化α水平之间的IRI 24小时和48小时后( )[1]。在脊髓IRI的鼠模型,从48小时再灌注组脊髓部分展出TNF -强阳性染色α在各种细胞,主要是局部灰质(23]。在脊髓IRI的鼠模型,血清TNF水平α从257增加到629 pg / mL IRI(在24小时后24]。在脊髓软木IRI的兔模型,TNF -α表达式在1.5小时( )和3天( )再灌注高于5天( ),并在3天高于1.5 h (25]。

Excitotoxic细胞死亡由于谷氨酸释放是很重要的在二级损伤后脊髓缺血(26]。神经生理学研究表明,肿瘤坏死因子-α可以加强的影响glutamatergic传入神经元的输入产生hyperactivation [26]。这些结果表明,促炎细胞因子,特别是TNF -α可能导致脊髓IRI的兴奋性细胞死亡。

3.2。白介素1 (il - 1)

il - 1家族细胞因子包括分泌促炎il - 1受体激动剂β、地震和抗炎受体拮抗剂IL-1a [9]。il - 1β已经涉及到广泛的炎症和进步的缺血后神经退化10]。在脊髓IRI的鼠模型,从48小时再灌注组脊髓部分展出il - 1的强阳性染色,主要是局部灰质(在不同的细胞23]。

il - 1还显示脊髓IRI两相的表达式。在小鼠模型的脊髓IRI, il - 1表达明显增加,6小时,36个小时再灌注(17]。il - 1的表达在6小时36小时也增加与18个小时相比,标志着两相的反应再灌注(17]。

il - 1β在再灌注期水平显著增加,再灌注后保持在高水平。在鼠模型脊髓IRI, il - 1β水平24小时虚假的操作组和IRI 24小时组 pg / mL和 pg / mL,分别1]。il - 1β水平在48小时内虚假的操作组和48小时IRI组 pg / mL和 分别pg / mL。对il - 1没有明显变化β水平IRI组24小时和48小时之间IRI集团( )[1]。在脊髓IRI的鼠模型,意思是脊髓il - 1的含量 1天, 在3天19]。

MEK / ERK通路可能发挥的作用在脊髓IRI通过参与炎症反应和细胞因子的生产(19]。在鼠模型脊髓IRI, MEK / ERK通路抑制U0126,高度的选择性抑制剂MEK1和MEK2 (MEK1/2) [27),极大地降低了小胶质细胞积累和il - 1的表达,从而提高员工的神经元生存(19]。本研究提出一个角色MEK / ERK通路在脊髓IRI后的炎症反应可能是部分由其对小胶质细胞的激活和il - 1的抑制影响生产(19]。

3.3。白介素6 (il - 6)

il - 6是一种促炎细胞因子诱导脊髓IRI和显著增加IRI的过程。在小鼠模型的脊髓IRI, il - 6与所有其他时间点相比显著增加,达到36个小时,没有显著增加表达在其他时间点(17]。兔主动脉闭塞和再灌注模型,il - 6水平明显增加 pg /毫克蛋白后IRI,相比之下 pg / mg虚假的组蛋白(4]。

il - 6表达的增加持续了数小时后再灌注。在鼠模型脊髓IRI, 24小时假的il - 6水平操作组和IRI 24小时组 pg / mL和 分别pg / mL。48小时假的il - 6水平操作组和IRI 48小时组 pg / mL和 分别pg / mL。这些数据表明,il - 6水平后48小时IRI明显高于24小时( )[1]。

3.4。白介素8(引发)

引发水平可能与神经脊髓IRI后的结果。Kunihara和他的同事测量了水平的细胞因子在围手术期血清和CSF十五岁成年患者主动脉瓣修复。CSF引发水平达到顶峰后,操作和维护72小时的高水平。截瘫患者的CSF引发最高水平在整个研究期间(20.]。

水平的增加引发了两相的模式在脊髓IRI。在小鼠模型的脊髓IRI, KC(人类引发小鼠相当于)表达在6小时后达到顶峰,36个小时,虽然第一个峰值没有明显足以满足统计学意义(17]。KC表达达到36小时,统计学意义相比会见,在18个小时再灌注(17]。在老鼠模型的脊髓IRI(放入到主动脉球囊导管),引发水平增加,达到峰值后12小时短暂缺血。两相的炎性细胞因子的表达将支持一个脊髓IRI的双向机制。

3.5。白介素10 (il - 10)

il - 10是一种有效的抗炎细胞因子引起的脊髓IRI。在脊髓IRI的鼠模型,从48小时再灌注组脊髓部分展出il - 10的强阳性染色,主要是局部灰质(在不同的细胞23]。模型的excitotoxic使君子氨酸引起的脊髓损伤,excitotoxic伤害+ il - 10 il - 1的差别导致了一个重要的对这些治疗β和伊诺mRNA,表明il - 10可能会降低脊髓炎症(28]。在鼠模型脊髓IRI, MPO活性略增加IL-10-treated集团( U / g)对控制动物,表明il - 10的政府可能减少IRI-induced MPO活性后早期脊髓IRI (9]。

3.6。mrna

炎症mrna参与脊髓IRI的中介。在大鼠模型脊髓IRI (29日)等抗炎mRNA膜联蛋白A7信使rna是mir - 323的潜在目标。相反,一些炎性介质mrna如整合素、肿瘤坏死因子-α,il - 1β6、TNF receptor-associated因素,interleukin-1 receptor-associated激酶1和CD80 mrna mir - 210的潜在目标,mir - 146 a,和mir - 199 - a - 3 - p的表达下调后脊髓IRI (29日]。

4所示。在脊髓IRI治疗炎症

有几种策略应用于治疗脊髓炎症的IRI,针对炎症细胞、细胞因子及其受体和通道。然而,大多数这些治疗策略都不够了,需要进一步的测量。

4.1。腺苷一2受体激活

腺苷 受体的激活可能会减弱脊髓炎症(7]。在猪模型的脊髓IRI,腺苷 受体激活变弱的方方面面IRI (7]。在小鼠模型中动脉瘤形成的弹性蛋白酶灌注后,数据显示 在调节免疫细胞功能活跃招聘和蛋白酶表达在主动脉壁的内侧和外膜层在动脉瘤形成(30.]。

系统性atl - 146 e,选择性腺苷 受体激动剂,已经被证明可以减少瘫痪后脊髓缺血(31日]。在一只兔子模型的脊髓IRI(45分钟的cross-clamping主动脉肾下的),atl - 146 e降低脊髓再灌注损伤可能通过减少循环TNF -α在关键3 h再灌注时间间隔内(31日]。

4.2。Pentoxifylline

Pentoxifylline是TNF抑制剂-α。自TNF -α脊髓IRI这可能是一个重要的因素引入细胞的坏死和凋亡,其抑制剂可能表现出在脊髓损伤后缺血保护作用[32]。在一只兔子模型的脊髓IRI肾下的主动脉cross-clamping(45分钟),明显降低神经元坏死和凋亡的观察Pentoxifylline-treated组与IRI组( )[32]。

4.3。U0126

U0126特定抑制剂的MAPK / ERK激酶1/2 (MEK1/2) [27]。在脊髓IRI的鼠模型,U0126组il - 1水平明显低于对照组( ),这表明MEK / ERK抑制U0126可能减少小胶质细胞积累和il - 1的表达(19]。的进一步研究表明,预处理U0126抑制ERK1/2磷酸化和显著减毒细胞凋亡,增加神经元生存27]。

4.4。英夫利昔单抗

英夫利昔单抗人源化小鼠单克隆抗体TNF -α(22]。在脊髓IRI的兔模型,英夫利昔单抗组显著减少血管增殖,水肿,神经元损失比I / R组。

4.5。IL-1ra

IL-1ra受体拮抗剂,消炎物质,将抑制炎症反应在脊髓IRI (10]。在一只兔子模型的脊髓IRI(主动脉cross-clamping),更多的可行的和不太严重的脊髓损伤神经元观察IL-1ra集团( 在24小时, 在72小时 在120小时)。TUNEL-positive神经元也显著减少IL-1ra管理局( 在24小时 在120小时)10]。这些研究表明,IL-1-targeted anticytokine疗法可能是一个潜在的战略改善脊髓神经后结果IRI (10]。

4.6。活化蛋白C (APC)

据报道,APC可能减少脊髓损伤大鼠短暂缺血后通过抑制中性粒细胞激活(21]。在老鼠模型的脊髓IRI(放入到主动脉球囊导管),增加组织的肿瘤坏死因子-水平α、鼠引发和髓过氧化物酶在缺血性脊髓的一部分动物显著降低接受APC (21]。

4.7。他汀类药物

他汀类药物是3-hydroxy-3-methylglutaryl辅酶A还原酶抑制剂,可能有多效性的影响独立于降低胆固醇,如抗炎作用、抗氧化作用,改善内皮功能(29日]。

4.8。四甲基吡嗪(TMP)

TMP是一个纯化合物来自当归chuanxiong,广泛应用于缺血性中风的治疗。最近的研究表明,TMP也可能在脊髓IRI对炎症起到神经保护作用。在大鼠模型脊髓IRI (23),TMP治疗大大减少的程度积极的il - 1、TNF -α染色和增加的程度积极的il - 10在脊髓染色。与虚假的组的结果相比,TNF的表达水平α在脊髓、il - 1和il - 10在对照组显著增加。肿瘤坏死因子的增加α和il - 1明显减毒TMP治疗( )。相应地,高度有显著抗炎il - 10的表达水平TMP集团( )[23]。

4.9。氢

氢气是一种新的流行的治疗代理组织IRI。兔模型的脊髓IRI的有利影响氢气治疗脊髓IRI是与减少相关的促炎细胞因子(TNF -水平α)在血清和脊髓33]。

4.10。甘草甜素

甘草甜素是一种天然的三萜烯glycoconjugate源自甘草(甘草glabra)的根源。甘草甜素可能减弱瞬态脊髓缺血性损伤大鼠通过减少炎性细胞因子。在鼠模型脊髓IRI,甘草甜素水平降低TNF -α,il - 1β,il - 6在等离子体和脊髓受伤34]。

4.11。人参Notoginsenoside

人参notoginsenoside是一个重要的传统中药,可能对脊髓IRI起到有效的神经保护作用可能antiinflammation, antiedema, antiapoptosis行动。在脊髓IRI的鼠模型,在人参notoginsenoside或甲基强的松龙治疗,我们观察到降低il - 1组织化学染色β、il - 10和TNF -α,这表明炎症细胞的浸润是大大松了一口气18]。

4.12。鞘内移植的骨髓基质细胞

在脊髓IRI的兔模型,移植骨髓基质细胞肿瘤坏死因子的过度表达减少α( )[35]。

4.13。生长激素释放多肽

在老鼠模型的脊髓IRI、管理激素显著减毒血清TNF -α水平(24]。

4.14。萨力多胺

腹腔内(i.p)管理萨力多胺可能减少IRI兔脊髓模型通过降低TNF -α表达式[25]。

4.15。抗凝血酶(在)

抗凝血酶(AT)显著抑制IR-induced TNF水平,增加脊髓组织α、鼠引发和髓过氧化物酶(36]。

4.16。地尔硫卓

地尔硫卓cytoprotective和消炎作用,进而减少脊髓损伤。兔模型的脊髓IRI(肾下的主动脉闭塞30分钟),地尔硫卓注入显著降低il - 6水平3 h和24小时再灌注后,和地尔硫卓组的il - 10水平均值显著高于对照组在再灌注后24小时37]。

4.17。Lazaroids

Lazaroids 21-aminosteroids可能影响生产的促炎和抗炎细胞因子在脊髓IRI。兔模型的脊髓IRI(肾下的主动脉cross-clamping 20分钟),等离子体引发lazaroids组和IL-1ra水平显著低于其他组( )。脊髓lazaroids引发水平组( ng / g组织)低于对照组( ng / g组织)( )[38]。

4.18。潜在的临床使用

节中提到的3“脊髓中细胞因子IRI,炎性细胞因子发挥重要作用在脊髓IRI作为中介。治疗的几个棘手的自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎)、炎性细胞因子参与疾病进展,抗炎细胞因子拮抗剂现在是可用的。因此,有巨大的潜力的抗炎细胞因子拮抗剂治疗脊髓IRI的使用。英夫利昔单抗和其他anti-TNF -α单克隆抗体是主要用于治疗自身免疫性疾病(39]。急性输液反应是众所周知的单克隆抗体治疗的不利影响(40]。因此,术前用药法总经理反应infusional单克隆抗体治疗是强制性的(41,42]。其他炎性细胞因子抑制剂,IL-1ra用于治疗中度到重度的风湿性关节炎的症状(43]。最常见的副作用包括注射部位反应(44]。除了抗炎细胞因子的单克隆抗体,Pentoxifylline,其他TNF -α抑制剂,已经在临床上用于治疗在某些病人减轻疼痛,间歇性跛行抽筋、麻木或无力的胳膊或腿,一般耐受性良好。有轻微副作用通常大约有3%的患者治疗药物的延续。

在更广泛的抗炎药,atl - 146 e是现在压力在三期临床试验药理剂用于心肌灌注成像。ATL146e更有选择性 比CGS21680受体,治疗更有趣,副作用较低(45]。

而不是药品,医疗气体、一氧化氮、一氧化碳、硫化氢,传统上被认为是有毒而且对环境有害,现在相当多的治疗脊髓IRI。这些代理的许多实验动物和人类研究已经证明对IRI保护作用。氢的影响已报告在60多个疾病模型和人类疾病(46]。只有两种疾病的脑梗死和代谢综合征在动物和人类进行了分析。然而,值得注意的是,缺乏任何副作用的氢使临床研究甚至在动物研究的缺失。

5。无效的治疗炎症在脊髓IRI

研究人员试图发现更多治疗炎症在脊髓IRI,有些策略被证明是无效的。

5.1。肝素钠

最近发现粘多糖的抗炎属性,包括肝素,值得研究。然而,在脊髓IRI的鼠模型,两组之间没有显著差异的程度的炎症反应,il - 6度,hsp - 70,或MPO染色(47]。

5.2。Carbamylated红细胞生成素融合蛋白或重组人红细胞生成素

在猪模型的脊髓IRI,无论是carbamylated红细胞生成素融合蛋白和重组人红细胞生成素影响il - 6和TNF -α水平,炎症细胞浸润到脊髓没有任何组间差异(48]。

6。摘要和结论

脊髓IRI包括急性缺血性损伤和延迟再灌注损伤。炎症是一个后续的事件在时间和脊髓IRI的主要因素。炎症细胞在脊髓IRI主要包括巨噬细胞、淋巴细胞,中性粒细胞,小胶质细胞和星形胶质细胞。炎症细胞可能参与脊髓IRI通过诱导细胞死亡和炎性细胞因子表达。细胞因子参与脊髓IRI包括TNF -α、il - 1、il - 6、引发和il - 10。除了il - 10,细胞因子的特征就是proinflammation因素。两相的高表达的肿瘤坏死因子-α、il - 1和引发可能表明脊髓IRI的双向机制。MEK / ERK通路的影响可能是通过抑制小胶质细胞激活介导的炎症和il - 1生产。发展与这些炎症介质的反应应充分阐明。不同治疗策略被发现在脊髓IRI减少炎症细胞和细胞因子,包括腺苷 受体激活,抑制剂和TNF -抗体α、il - 1受体拮抗剂和通路抑制和其他代理。这些策略的机制和能力应该被进一步证实,为了提供更安全、更有效的治疗方法应用于临床实践。

利益冲突

作者指出任何潜在的利益冲突。

作者的贡献

萍朱和李Jia-xin平等对这项工作的贡献。

确认

这项工作是支持的重大国际(地区)合作研究项目(2008 dfa31140和2010 dfa32660)和中国科技支持计划(2011 bai11b22)。