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由于血-脊髓屏障的存在,正常情况下免疫细胞无法与脊髓神经组织接触,从而使脊髓呈―免疫豁免‖状态。然而脊髓损伤发生后,则打破这种―免疫豁免‖状态。在脊髓损伤早期,脊髓固有免疫系统被激活,包括早期浸润的单核细胞和活化的小胶质细胞,形成巨噬/小胶质细胞群。由于脊髓损伤造成的屏障系统的破坏,使得脊髓神经系统抗原通过血液和淋巴到达淋巴器官;此外,浸润到脊髓损伤区的巨噬/小胶质细胞将抗原递呈给淋巴细胞,激活针对脊髓神经组织的适应性免疫反应。免疫系统针对脊髓神经组织形成特有的免疫炎症反应,参与脊髓损伤后内环境的构成,影响脊髓损伤的预后。PD-1/PD-L1是近年来发现的一条重要的免疫负调控信号通路,通过调节淋巴细胞和巨噬细胞的活性参与机体免疫耐受。然而该信号通路是否参与脊髓损伤后的免疫炎症反应的调节,目前依然是空白。因此本硕士研究课题通过建立PD-L1高表达的转基因小鼠,以及PD-1基因敲除小鼠,对PD-1/PD-L1信号通路在脊髓损伤后的作用做了初步的探讨。实验共分两部分:首先建立PD-L1高表达转基因小鼠,并观察其与野生型动物在脊髓损伤后运动功能恢复的情况;接下来的研究又观察了PD-1基因敲除动物在脊髓损伤之后的情况,分别比较了其与野生型小鼠在脊髓损伤后运动功能恢复的情况,并且在运动功能恢复水平出现差异的时间点,进一步比较了两种动物脊髓损伤区的面积和CD4+T淋巴细胞及巨噬/小胶质细胞和其两种亚群的浸润情况。我们成功的构建了PD-L1转基因小鼠,并且观察到PD-L1转基因小鼠较野生型小鼠在中枢神经系统、脾脏的T、B淋巴细胞和外周组织内均明显高表达PD-L1分子,另外观察到PD-L1转基因动物与野生型动物的主要脏器尺寸和重量以及日常行为方式和野生型小鼠相比均无明显差异。通过研究发现PD-L1转基因小鼠在脊髓损伤后期运动功能恢复情况明显好于野生型小鼠,而且在脊髓损伤21天后出现统计学意义(p<0.05)。在接下来的一部分实验中,分别制作PD-1基因敲除小鼠和野生型小鼠脊髓夹伤的动物模型,并且利用BBB评分量表评价两种动物脊髓损伤后运动功能恢复情况,发现在7天、28天及以后的时间点两种动物运动功能恢复水平出现差异,随后进一步研究了PD-1基因敲除小鼠和野生型小鼠在脊髓损伤7天后CD4+T淋巴细胞的浸润情况、损伤区面积和脊髓损伤区巨噬/小胶质细胞浸润的情况。通过分析实验结果发现PD-1基因敲除小鼠在脊髓损伤后其运动功能恢复情况在脊髓损伤初期较野生型小鼠恢复差(p<0.01),但随着脊髓损伤时间的延长,PD-1基因敲除小鼠运动功能水平逐渐和野生型小鼠相近,继而在脊髓损伤后14天BBB得分超过野生型小鼠,并且在损伤28天后PD-1基因敲除小鼠运动功能明显好于野生型小鼠,并出现统计学意义(p<0.05)。通过分析形态学的结果发现在脊髓损伤7天时PD-1基因敲除小鼠脊髓的损伤区范围较野生型小鼠明显缩小(P<0.01),也在脊髓损伤早期就有CD4+T淋巴细胞浸润到脊髓损伤区(p<0.05),还发现在脊髓损伤早期浸润的巨噬/小胶质细胞也较野生型小鼠多,进一步发现在PD-1基因敲除小鼠脊髓损伤区M2型巨噬/小胶质细胞浸润的数量多于野生型小鼠,但M1型巨噬/小胶质细胞浸润的情况则相反,表现出野生型小鼠脊髓损伤区浸润大量的M1型巨噬/小胶质细胞。综合分析PD-1基因敲除小鼠、野生型小鼠和PD-L1转基因小鼠BBB评分结果,发现在运动功能恢复水平的平台期,运动功能恢复水平从高到低依次为PD-L1转基因小鼠、PD-1基因敲除小鼠和野生型小鼠。我们初步发现PD-1/PD-L1信号通路在小鼠脊髓损伤后对脊髓损伤的修复有着重要的作用,同时结合自己以及实验室其他研究人员的研究结果发现:脊髓损伤后,PD-1、PD-L1在多种细胞表面高表达。因此在接下来的研究中,我们将分别对PD-1、PD-L1分子在各个神经细胞中的作用进行详细研究。