脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)是中枢神经系统(central nervous system, CNS)中常见的严重创伤,常导致不可逆性的感觉及运动功能丧失,主要表现为损伤平面以下感觉、运动功能的完全丧失和大小便失禁。脊髓损伤所致截瘫不仅给患者带来巨大的身心痛苦,而且也给其家庭和社会带来沉重的经济负担和严重的社会问题。现代社会与建设的发展,交通事故、高空坠落、灾害事故(如地震、海啸等)、运动损伤等的频发使脊髓损伤呈现出“三高一低(高发生率、高伤残率、高耗费和低死亡率)”的新特点,因而,加强脊髓损伤的救治和截瘫康复研究成为广大神经科工作者亟待解决的热点和难点课题。以往的治疗方法多局限于脊柱骨折脱位后的复位固定、解除脊髓压迫、控制水肿、改善微循环等对症治疗和康复治疗,疗效欠佳。近年来,细胞移植尤其是神经干细胞移植从促进损伤脊髓再生与修复的目的出发,为SCI的治疗带来了新的希望。细胞移植治疗SCI的原理主要为:①通过细胞移植填充脊髓缺损,给神经元的再生提供一个细胞生长和附着的场所;②提供新的神经元,替代受损或坏死神经元的功能,修复神经通路;③移植细胞提供促进神经再生的各种细胞因子,如各种神经营养因子(neurotrophic fectors, NTFs),包括神经营养素(neurotrophins, NTs)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)、神经生长因子(nerve growth factor, NGF)等,显示了良好的应用前景。神经干细胞(neural stem cells, NSCs)是一类广泛存在于哺乳动物胚胎神经组织(大脑皮层、侧脑室、室管膜下层、海马、纹状体及中脑及脊髓)和成年动物CNS某些特定部位(大脑皮层、室管膜下区、侧脑室壁、海马齿状回和嗅回及脊髓中央管室管膜区)的一种干细胞,具有自我更新和多向分化潜能。作为修复神经系统损伤的种子细胞,它不但能满足移植时所需的细胞量,而且NSCs在一定条件下能分化为包括神经元在内的三种不同的神经细胞系。NSCs具有获取、培养、鉴定容易,可在体外大量增殖、分化等优点,适合作为移植实验的供体。尽管从理论上讲神经干细胞的功能完美无缺,但近年来研究发现单独NSCs应用于成年SCI的治疗存在如下问题:发育的可塑性差,缺乏对NSCs定向诱导为神经元的条件;无法解决移植后分化产生的神经元少、胶质细胞大量增生的不利情形;无法提供建立大量功能性轴突连接所需要的神经元;且大量形成的胶质瘢痕不仅占据轴突生长所需要的空间,而且更为严重的是分泌抑制轴突再生的因子,不利于轴突的再生。因此,如何促进移植到损伤脊髓的NSCs向神经元分化、抑制SCI修复过程中胶质瘢痕的增生,成为利用NSCs移植修复损伤脊髓亟待解决的关键问题之一。丙戊酸(valproic acid,VPA)作为抗惊厥、抗癫痫的一线药物,已在临床广泛应用近40年,其安全性可靠。近年的研究表明,在体外细胞培养实验中VPA能明显提高NSCs向神经元分化的比例,分化比例可高达80%左右,同时还具有保护神经元、降低炎性反应、减少胶质细胞增生等作用。但VPA是否能促进体外神经干细胞的增殖及在体内促进神经干细胞向神经元分化、抑制胶质瘢痕形成,从而促进损伤脊髓的结构和功能修复,目前尚未见相关的研究报道。因此,我们首先在体外细胞培养中观察VPA是否具有促进NSCs增殖及向神经元分化的作用,然后进行体内实验研究,将NSCs与VPA联合应用治疗成年大鼠脊髓损伤,观察VPA作用下NSCs在体内的存活、分化情况以及它们对成体损伤脊髓的修复作用。在体实验分为六组:A组:脊髓T10半切块状缺损组;B组:半切缺损处放入吸收性明胶海绵;C组:半切处放入吸收性明胶海绵,同时按300mg/kg/d腹腔注射VPA,分两次注射;D组:半切处放入吸附有NSCs的吸收性明胶海绵;E组:半切缺损处放入吸附有移植NSCs的吸收性明胶海绵,同时按300mg/kg/d腹腔注射VPA,分两次注射;F组:半切缺损处放入吸附有移植NSCs和1.0 mmol/L VPA的吸收性明胶海绵,同时按300mg/kg/d腹腔注射VPA,分两次注射。通过免疫组织化学和神经病理形态学技术观察VPA对移植神经干细胞分化作用的影响,用核黄和DIL进行神经纤维逆行和顺行示踪研究,评价再生纤维的连接及轴浆运输功能的恢复情况,最后对各组进行后肢BBB运动功能评分和电生理学功能检测。主要的研究结果和结论如下:(1) VPA能促进培养NSCs的增殖,并具有一定的量效和时效关系,浓度以1.0 mmol/L为最佳,时间在培养3-7天时增殖最明显。(2) VPA对培养NSCs的分化具有重要的调控作用,能抑制NSCs向胶质细胞分化,诱导NSCs向神经元分化的比例可高达80%。(3)在体研究发现,移植的NSCs不仅能够存活,而且能够向损伤周围的脊髓组织迁移。(4)脊髓损伤后2周内,VPA能在一定程度上维持损伤脊髓内移植NSCs的增殖状态;2周后能明显促进移植NSCs向神经元分化。(5)通过神经病理学技术观察到:NSCs移植联合VPA治疗成鼠脊髓损伤后,移植细胞能填补组织缺损,再生神经纤维数量较多、排列规则,星形胶质细胞增生明显受抑,未见胶质瘢痕形成,移植部位分化神经元可与损伤周围脊髓组织形成良好的纤维联系,对损伤脊髓的结构具有较好的修复作用。(6)通过核黄、DIL神经纤维逆行和顺行示踪研究,观察到NSCs移植联合VPA治疗成鼠脊髓损伤后,能够较好地恢复损伤脊髓部位的轴浆运输功能。(7)通过后肢BBB运动评分和诱发电位检测研究,观察到NSCs移植联合VPA治疗成鼠脊髓损伤后,对后肢整体运动功能和损伤脊髓的感觉和运动传导功能的修复具有明显的促进作用。