研究背景脊髓损伤是一种比较常见的中枢神经损伤,其破坏性极强且可引起极为严重的不良后果,是一种致残性疾病,损伤节段及其支配平面以下可出现运动功能与感觉功能障碍,进而可出现泌尿系统和呼吸系统频繁的感染,同时也可出现褥疮、胃肠道和心血管系统并发症,严重影响患者的生理、心里健康,一旦发生脊髓损伤,将会给个人和家庭带来毁灭性的打击,同时也会给社会带来巨大的负担。如何恢复脊髓的功能并减少脊髓损伤后的并发症成了摆在患者和医务工作者面前的一大难题。随着科技的不断发展,尤其是对脊髓损伤的流行病学和病理生理学的再认识、成像技术的快速发展、趋于完善的药物和手术治疗,这类患者仿佛看到了一线希望,但尽管国内外关于脊髓损伤治疗研究的报道众多,治愈却仍是至今未解决的难题。因此积极而持续的进行有关脊髓损伤方面的治疗研究必将有着重要而深远的社会意义。脊髓损伤后引发的病理生理变化机制是极为复杂多变的,其损伤后的缺血缺氧及微循环障碍等可引起一系列复杂的连锁反应,主要表现在如下两方面,即在急性期出现脊髓损伤处神经元的坏死、少突胶质细胞的凋亡、髓鞘的崩解、神经束变性坏死以及引发的炎症反应等,在亚急性期出现神经元进一步的凋亡、坏死,胶质细胞逐渐出现病态的增生以及纤维化,其中轴突不断出现脱髓鞘改变,将最终阻碍神经功能的恢复,所以,要恢复脊髓损伤后的神经功能,首先要使髓鞘再生。髓鞘再生是指当轴突发生脱髓鞘后,脱髓鞘病变周围的少突胶质前体细胞可以出现增殖并通过迁移而到达脱髓鞘区域内,逐步转化为成熟的少突胶质细胞并包裹轴突进而重新生成髓鞘。因而可知,髓鞘发生再生的主要细胞元素是成熟的少突胶质细胞,而成熟的少突胶质细胞则主要来源于少突胶质前体细胞。脊髓中少突胶质前体细胞是一类具有增殖和分化潜能的胶质细胞,在适宜的微环境中能活化并分化为少突胶质细胞,对于已损伤髓鞘的再形成及脊髓损伤的修复发挥重要作用。脊髓内的少突胶质前体细胞在正常的生理环境下始终处于一种动态稳定的状态,即细胞的体积和数量增减均处于相对稳定状态,当脊髓受到损伤导致局部微环境改变后,处于稳定状态的少突胶质前体细胞被活化,细胞的体积和数量均出现不断的增加。早期研究认为,脊髓损伤后依靠其自身能力来修复是困难的,损伤后死亡的神经元不能依靠脊髓自身产生或由损伤附近的神经元来替代,原因是少突胶质前体细胞在再生过程中的聚集能力有限,以及聚集的少突胶质前体细胞分化成熟的过程受到干扰,使其不能顺利地分化成为成熟的少突胶质细胞。少突胶质前体细胞在增值、迁移和分化过程中受到多种因素的影响,如何使损伤脊髓内的少突胶质前体细胞加速增值、迁移和分化成了本课题第一部分探讨的主要内容。当前有关脊髓损伤的治疗研究主要包括如下几个方面：(1)通过激素冲击、离子通道的阻断、清除自由基等方法来控制脊髓损伤后继发性损伤的进展；(2)通过恢复损伤脊髓局部的微环境来增进受损轴突的再生和再髓鞘化,增强中枢神经的可塑性并促进未损伤区域神经的代偿能力,包括细胞移植、神经生长因子的应用及电刺激等；(3)利用基因沉默技术和抗轴突生长抑制因子等来消除或中和脊髓损伤后抑制轴突再生的不利因素,以便间接的增进轴突的再生。其中电刺激成为近几年研究的热点,研究表明,在损伤脊髓的周围外加电场刺激可清除内源性的损伤电流,减少轴突的退变和萎缩,促进轴突的再生和髓鞘的再形成,能够有效抑制星形胶质细胞的增生,抑制脊髓损伤断端的瘢痕形成,可以缓解四肢肌肉的痉挛,避免肌肉出现不必要的萎缩,以提高功能的恢复,同时可改善脊髓损伤后的膀胱收缩功能,促进排尿,从而改善脊髓损伤的预后,同时发现电场刺激阴、阳两极的方向变化对脊髓损伤后的神经再生起着举足轻重的作用。为解决电极刺激的方向对脊髓损伤后的神经再生的影响,产生了一种新的特殊的电场刺激技术,即振荡电场刺激。振荡电场刺激是近年来出现的一种修复脊髓损伤的物理方法,其机制与促进髓鞘的再生有关,振荡电场刺激的具体过程是指植入器件每隔15分钟变换电场的极性,在阳极排斥神经轴突生长之前促进另一侧神经轴突向阴极生长,从而实现轴突的双向生长,减轻神经逆向崩解的程度,减少胶质瘢痕的形成并增强神经功能恢复。基于以上分析,本实验拟通过对脊髓损伤的大鼠施以振荡电场刺激,观察少突胶质前体细胞在损伤脊髓内活化的动态变化、髓鞘再生情况及实验动物神经功能恢复的情况,来证实振荡电场刺激可以加快损伤脊髓内少突胶质前体细胞的增值和分化,有效促进损伤脊髓的髓鞘再生,并且可以改善脊髓损伤大鼠运动功能的恢复速度,从而为振荡电场刺激修复脊髓损伤提供更详实的研究依据。通过本课题研究可明确振荡电场刺激在修复脊髓损伤中的作用,进一步加深对振荡电场刺激作用的再认识,同时也为以后开展有关脊髓损伤治疗方面的探索研究提供一种新的思路。本研究分为两个部分：第一部分：振荡电场刺激对脊髓损伤大鼠脊髓内少突胶质前体细胞的活化作用；第二部分：振荡电场刺激对脊髓损伤大鼠神经功能和髓鞘再生的影响。第一部分：振荡电场刺激对脊髓损伤大鼠脊髓内少突胶质前体细胞的活化作用目的：通过观察少突胶质前体细胞在损伤脊髓内增殖和分化的动态变化规律和在经振荡电场刺激后的损伤脊髓内增殖和分化的动态变化规律,揭示振荡电场刺激对损伤脊髓内少突胶质前体细胞的活化作用。方法：制作SD大鼠脊髓损伤模型,选用Allen打击法并数字化随机分为正常组、对照组和实验组,即正常组(不做任何处理)、脊髓损伤组(SCI)和脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组(SCI+OFS),实验组给予施加振荡电场刺激,对照组则只置入振荡电场刺激器而不给予振荡电场刺激。振荡电场刺激器的运作参数设置如下：电流强度40μA,电场强度400μV/mm,每15min交换一次电场极性,采用持续式供电方式进行供电并进行持续性电刺激。每组按照观察时间又随机分为4天、7天、10天及14天四个亚组。运用BrdU标记及少突胶质细胞系细胞表面标记物标记少突胶质细胞系,采用冰冻切片、免疫荧光染色及电镜等观察方法,检测少突胶质前体细胞在两组脊髓内增殖和分化的动态变化规律及其与受体共定位表达情况。结果：1.在4天到14天内,少突胶质前体细胞的数量在脊髓损伤组和脊髓损伤+振荡电场刺激组均呈现递减的趋势,而成熟少突胶质细胞的数量则均呈现递增的趋势；2.脊髓损伤+振荡电场刺激组的少突胶质细胞系的表达在4天、7天、10天和14天时均优于脊髓损伤组,但以4天和14天时的差异表达最为显著。振荡电场刺激在4天、7天、10天和14天时的NG2-P1的共定位表达均优于脊髓损伤组；在振荡电场组内,NG2-P1共定位的表达在4天到14天内呈现递减的趋势。结论：少突胶质前体细胞在脊髓损伤早期逐渐分化为成熟少突胶质细胞。振荡电场刺激能增强损伤脊髓内少突胶质前体细胞的活化作用,促进少突胶质前体细胞分化为成熟少突胶质细胞。第二部分：振荡电场刺激对脊髓损伤大鼠神经功能和髓鞘再生的影响目的：评估振荡电场刺激对脊髓损伤大鼠神经功能和髓鞘再生的影响方法：制作SD大鼠脊髓损伤模型,选用Allen打击法并数字化随机法分为正常组、脊髓损伤组(SCI)和脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组(SCI+OFS),实验组给予施加振荡电场刺激,对照组则只置入振荡电场刺激器而不给予振荡电场刺激,正常组不做任何处理。振荡电场刺激器的运作参数设置如下：电流强度40μA,电场强度400μV/mm,每15mmin交换一次电场极性,采用持续式供电方式进行供电并进行持续性电刺激。每组按照观察时间又随机分为1、2、4、6、8、10及12周共7个亚组。建模成功后在各时间点对脊髓损伤大鼠进行BBB评分、斜面试验评分和MEP检测,同时进行组织病理学观察,并进行统计学分析。结果：在振荡电场刺激的前2周,脊髓损伤组的BBB评分和斜面试验评分结果均与脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组的结果相似,无统计学意义(P>0.05),从第2周开始,两组的BBB评分和斜面试验评分均明显增加,第4周起脊髓损伤组的BBB评分和斜面试验评分明显低于脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组,两组之间的差异均存在统计学意义(P<0.05)；而诱发电位检测显示脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组MEP潜伏期在各时间点均低于脊髓损伤组,从第4周起两组之间的潜伏期存在统计学差异(P<0.05)；第6周起,脊髓损伤+振荡电场刺激治疗组的髓鞘的相对数量明显高于脊髓损伤组,两组间存在统计学意义(P<0.05)；后两周各组数据均趋于稳定。结论：1.振荡电场刺激能够有效改善脊髓损伤大鼠的脊髓传导功能,促进脊髓损伤大鼠的神经功能恢复；2.振荡电场刺激至少达4周以上才能起到促进脊髓损伤大鼠的神经功能恢复的作用,但10周以后其作用将明显减弱；3.振荡电场刺激可有效促进脊髓损伤大鼠的髓鞘再生。