外源性神经节苷脂GM3治疗大鼠急性脊髓损伤的实验研究
作者：唐 开 吕德成 王绍武
单位：大连医科大学附属第一医院骨科 116011 辽宁省大连市
关键词：
中国脊柱脊髓杂志990322 应用外源性神经节苷脂GM3治疗大鼠急性脊髓损伤，观察GM3对大鼠脊髓损伤的治疗作用，同时探讨其作用机理，为脊髓损伤药物治疗开辟新途径。
材料与方法 纯种SD大鼠96只，雌雄不限，体重300±50g。2%戊巴比妥钠30mg/kg腹腔注射麻醉。咬除T9棘突及椎板，按Allen′s坠落法，重量10g,10cm高度垂直落下，制成大鼠脊髓挫伤动物模型。随机分GM3治疗组和生理盐水对照组，以四个时相点进行实验观察(治疗后1、3、5和7d)。治疗组伤后5min损伤局部椎管内给药(GM3，1mg/kg)，对照组给予同体积生理盐水。处死大鼠前，按Tarlov标准评价大鼠双后肢神经功能恢复情况。每个时相点各组随机抽取两只大鼠，对损伤段脊髓进行MRI扫描观察。处死大鼠后即刻取损伤段脊髓组织，制备透射电镜标本和光镜切片标本观察组织学变化。取损伤段脊髓组织，按Elliot公式：组织含水量(%)＝(湿重-干重)/湿重×100%，计算组织含水量。干燥的组织块采用原子吸收火焰光谱分析法，测定组织中总钙的含量。根据Buege测定方法，以535nm波长比色分析，测定组织中丙二醛含量。采用高效液相色谱法，测定组织中兴奋性氨基酸——谷氨酸(Glu)和天门冬氨酸(Asp)的含量。以上生化指标所测得数据均以单因素方差分析进行统计学处理。
, 百拇医药
结果 在同一评分级别中，GM3组双后肢神经功能恢复所占比例较对照组增加(表1)，损伤段脊髓MRI扫描显示的出血范围较对照组减小。光镜和电镜下，GM3组损伤段脊髓组织的病理改变较对照组减轻。生化指标测定结果(表2)：GM3组组织含水量、总钙含量、丙二醛含量及谷氨酸和天门冬氨酸的含量在同一观察时相点均降低，且统计学处理均呈显著性差异(P<0.01)。
表1 大鼠双后肢神经功能恢复评价(Tarlov法) 分组
0级
1级
2级
3级
4级
GM3组
, 百拇医药 4%
44%
31%
13%
8%
对照组
33%
35%
25%
6%
0
表2 两组损伤段脊髓术后生化指标对照(
±s)
, 百拇医药
术后1d
术后3d
术后5d
术后7d
GM3组
对照组
GM3组
对照组
GM3组
对照组
GM3组
对照组
组织含水量
, 百拇医药
(%)
77.74±1.154
80.44±0.820
80.93±0.899
82.89±0.899
81.12±0.523
85.69±0.394
78.93±0.638
81.78±1.246
组织总钙含量
(μmol/g)
, 百拇医药 0.455±0.027
0.606±0.051
0.295±0.032
0.943±0.094
0.284±0.011
0.906±0.109
0.385±0.014
0.819±0.027
丙二醛含量
(nmol/g)
0.121±0.01
, 百拇医药 0.161±0.01
0.130±0.004
0.189±0.008
0.144±0.007
0.209±0.006
0.155±0.009
0.219±0.009
Asp含量
(μmol/g)
0.856±0.035
1.557±0.077
, 百拇医药 0.77±0.068
1.72±0.070
0.67±0.054
1.15±0.049
0.65±0.065
1.43±0.110
Glu含量
(μmol/g)
2.489±0.081
2.808±0.099
1.78±0.053
2.77±0.064
, 百拇医药
1.80±0.085
2.68±0.089
1.91±0.100
2.64±0.160
讨论 神经节苷脂GM3是含有两个糖基的神经节苷脂。Takashi研究表明，GM3具有调节血脑屏障和血神经屏障的功能，其调节是通过作用于细胞膜上的蛋白激酶而实现的。实验发现GM3促进培养的脑微血管内皮细胞蛋白激酶A的活性，抑制蛋白激酶C的活性，通过两个不同的激酶系统调节血脑和血神经屏障功能。神经节苷脂GM3还具有调节跨膜间钙离子传递的作用。钙离子作为细胞内第二信使，在细胞的生长、分化过程中发挥重要作用。钙离子的跨膜循环对细胞的一些代谢起着重要的调节作用。
本实验GM3治疗组的脂质过氧化产物丙二醛的含量和兴奋性氨基酸的含量与对照组相比，在不同的观察时相中均有显著的降低。可能是通过调节血脑屏障和血神经屏障减少脊髓损伤后灰质的渗透性出血，减轻组织缺血和缺氧，从而间接地抑制自由基的大量产生和兴奋性氨基酸的过度释放。MRI扫描结果也显示GM3治疗后，脊髓组织出血程度明显减轻。GM3组组织中总钙含量也明显降低，这可能与GM3调节钙离子跨膜间流动有关。GM3使细胞内钙离子减少，一方面减少自由基的产生和兴奋性氨基酸的释放，一方面又避免钙离子的过度超载而引起神经细胞死亡。实验中GM3组大鼠双后肢神经功能恢复明显优于对照组，组织病理学观察显示有部分神经细胞存留。这不仅与上述几个方面作用有密切关系，还可能与GM3直接促进神经组织再生有关，此方面机理有待于进一步研究。 收稿日期：1998-06-24 修回日期：1999-02-23, 百拇医药
单位：大连医科大学附属第一医院骨科 116011 辽宁省大连市
关键词：
中国脊柱脊髓杂志990322 应用外源性神经节苷脂GM3治疗大鼠急性脊髓损伤，观察GM3对大鼠脊髓损伤的治疗作用，同时探讨其作用机理，为脊髓损伤药物治疗开辟新途径。
材料与方法 纯种SD大鼠96只，雌雄不限，体重300±50g。2%戊巴比妥钠30mg/kg腹腔注射麻醉。咬除T9棘突及椎板，按Allen′s坠落法，重量10g,10cm高度垂直落下，制成大鼠脊髓挫伤动物模型。随机分GM3治疗组和生理盐水对照组，以四个时相点进行实验观察(治疗后1、3、5和7d)。治疗组伤后5min损伤局部椎管内给药(GM3，1mg/kg)，对照组给予同体积生理盐水。处死大鼠前，按Tarlov标准评价大鼠双后肢神经功能恢复情况。每个时相点各组随机抽取两只大鼠，对损伤段脊髓进行MRI扫描观察。处死大鼠后即刻取损伤段脊髓组织，制备透射电镜标本和光镜切片标本观察组织学变化。取损伤段脊髓组织，按Elliot公式：组织含水量(%)＝(湿重-干重)/湿重×100%，计算组织含水量。干燥的组织块采用原子吸收火焰光谱分析法，测定组织中总钙的含量。根据Buege测定方法，以535nm波长比色分析，测定组织中丙二醛含量。采用高效液相色谱法，测定组织中兴奋性氨基酸——谷氨酸(Glu)和天门冬氨酸(Asp)的含量。以上生化指标所测得数据均以单因素方差分析进行统计学处理。
, 百拇医药
结果 在同一评分级别中，GM3组双后肢神经功能恢复所占比例较对照组增加(表1)，损伤段脊髓MRI扫描显示的出血范围较对照组减小。光镜和电镜下，GM3组损伤段脊髓组织的病理改变较对照组减轻。生化指标测定结果(表2)：GM3组组织含水量、总钙含量、丙二醛含量及谷氨酸和天门冬氨酸的含量在同一观察时相点均降低，且统计学处理均呈显著性差异(P<0.01)。
表1 大鼠双后肢神经功能恢复评价(Tarlov法) 分组
0级
1级
2级
3级
4级
GM3组
, 百拇医药 4%
44%
31%
13%
8%
对照组
33%
35%
25%
6%
0
表2 两组损伤段脊髓术后生化指标对照(
±s), 百拇医药
术后1d
术后3d
术后5d
术后7d
GM3组
对照组
GM3组
对照组
GM3组
对照组
GM3组
对照组
组织含水量
, 百拇医药
(%)
77.74±1.154
80.44±0.820
80.93±0.899
82.89±0.899
81.12±0.523
85.69±0.394
78.93±0.638
81.78±1.246
组织总钙含量
(μmol/g)
, 百拇医药 0.455±0.027
0.606±0.051
0.295±0.032
0.943±0.094
0.284±0.011
0.906±0.109
0.385±0.014
0.819±0.027
丙二醛含量
(nmol/g)
0.121±0.01
, 百拇医药 0.161±0.01
0.130±0.004
0.189±0.008
0.144±0.007
0.209±0.006
0.155±0.009
0.219±0.009
Asp含量
(μmol/g)
0.856±0.035
1.557±0.077
, 百拇医药 0.77±0.068
1.72±0.070
0.67±0.054
1.15±0.049
0.65±0.065
1.43±0.110
Glu含量
(μmol/g)
2.489±0.081
2.808±0.099
1.78±0.053
2.77±0.064
, 百拇医药
1.80±0.085
2.68±0.089
1.91±0.100
2.64±0.160
讨论 神经节苷脂GM3是含有两个糖基的神经节苷脂。Takashi研究表明，GM3具有调节血脑屏障和血神经屏障的功能，其调节是通过作用于细胞膜上的蛋白激酶而实现的。实验发现GM3促进培养的脑微血管内皮细胞蛋白激酶A的活性，抑制蛋白激酶C的活性，通过两个不同的激酶系统调节血脑和血神经屏障功能。神经节苷脂GM3还具有调节跨膜间钙离子传递的作用。钙离子作为细胞内第二信使，在细胞的生长、分化过程中发挥重要作用。钙离子的跨膜循环对细胞的一些代谢起着重要的调节作用。
本实验GM3治疗组的脂质过氧化产物丙二醛的含量和兴奋性氨基酸的含量与对照组相比，在不同的观察时相中均有显著的降低。可能是通过调节血脑屏障和血神经屏障减少脊髓损伤后灰质的渗透性出血，减轻组织缺血和缺氧，从而间接地抑制自由基的大量产生和兴奋性氨基酸的过度释放。MRI扫描结果也显示GM3治疗后，脊髓组织出血程度明显减轻。GM3组组织中总钙含量也明显降低，这可能与GM3调节钙离子跨膜间流动有关。GM3使细胞内钙离子减少，一方面减少自由基的产生和兴奋性氨基酸的释放，一方面又避免钙离子的过度超载而引起神经细胞死亡。实验中GM3组大鼠双后肢神经功能恢复明显优于对照组，组织病理学观察显示有部分神经细胞存留。这不仅与上述几个方面作用有密切关系，还可能与GM3直接促进神经组织再生有关，此方面机理有待于进一步研究。 收稿日期：1998-06-24 修回日期：1999-02-23, 百拇医药