脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)发生率高,危害严重。迄今为止还没有针对脊髓损伤确定性的治疗方法,其重要原因是损伤机制不十分清楚。中枢神经损伤(Central nervous system,CNS)后有意义的神经束再生失败的重要原因是由反应性胶质化导致的胶质瘢痕的形成。反应性胶质化(gliosis)或称反应性胶质增生,是一个复杂修复反应,主要包括星形胶质细胞在创伤后被激活,以GFAP、Vim为标志的中间丝蛋白表达上调,细胞肥大增生,最终形成胶质瘢痕。损伤部位几乎所有类型的细胞(尤其是星形胶质细胞)都可以分泌抑制性细胞外基质中的主要成分CSPGs。反应性胶质化所构成的致密网络结构可以作为物理性屏障在空间上封闭生长锥的前进;而CSPGs则成为抑制轴突出芽的化学性屏障。故而,胶质瘢痕形成被视为抑制轴突再生最主要的障碍。如何有效抑制胶质瘢痕形成,具有重要意义。甲基强的松龙曾被广泛应用于临床治疗脊髓损伤,近来因其有效性和不良反应受到质疑。姜黄提取自姜科姜黄属多年生草本植物姜黄(Curcuma Longa L.)干燥梗茎中,因其具有多种药理学特性如抗氧化、抗炎症、抗菌、抗病毒、抗真菌而且安全,无毒被广泛应用于癌症、代谢性疾病、动脉粥样硬化、自身免疫疾病、糖尿病等的临床治疗。此外,由于姜黄素具有显著的安全性并具有多向神经保护潜能而被应用于在中枢神经系统疾病,在包括阿尔茨海默病,迟发性运动障碍,严重抑郁,癫痫和其他相关的神经变性和神经精神疾病的实验研究中被证实有效。由于脊髓损伤是突发机械性创伤导致的出血、组织坏死,原发损伤及继发损伤多种相关的病理生理改变恰好与姜黄素的抗氧化、抗纤维化、抗炎、抗胶质细胞等特性相契合。因此,我们将姜黄素作为干预措施,观察其对预防和治疗脊髓损伤的功效。通过建立实验性大鼠脊髓损伤模型,给予姜黄素预处理、甲基强的松龙干预治疗及单纯脊髓损伤大鼠作对比,通过受损脊髓组织形态学、免疫组织化学、运动学功能评分评价姜黄素对SCI的治疗作用,采用免疫组织化学、RT-PCR、免疫蛋白印迹方法检测姜黄素对于损伤后GFAP、Vim、CSPGs表达的影响,Elisa法检测脊髓损伤后早期前炎症细胞因子的变化观察了不同浓度姜黄素对大鼠脊髓损伤后胶质瘢痕形成的作用,对GFAP、Vim和CSPGs表达的影响和炎症反应的作用,初步探讨了姜黄素对大鼠脊髓损伤的影响及其可能作用机制以期为临床急性脊髓损伤的治疗提供实验依据。目的通过研究姜黄素对大鼠SCI后脊髓组织病理改变、胶质瘢痕形成、神经功能恢复情况、早期炎症反应的作用,探讨姜黄素对脊髓损伤的保护作用及其可能的机制。方法构建大鼠模型:288只Wistar大鼠随机分为6组①单纯损伤组②姜黄素预处理组(术前30min,300mg/kg,i.p.)③-⑤姜黄素治疗(大300mg/kg、中100mg/kg、小剂量30mg/kg,i.p.)组和⑥甲强龙治疗组(30mg/kg,i.v.)。以50g力的动脉瘤夹钳夹胸T9-10段脊髓1分钟制造脊髓钳夹损伤模型并按计划给药。伤后1d,1-8w每周行Basso Beattie Bresnahan(BBB)评分及斜板试验,术后2w、8w大鼠,HE染色观察脊髓组织病理变化,逆转录-聚合酶链反应RT-PCR检测各组GFAP mRNA、Vim mRNA相对含量的变化,免疫组化法和Western blot检测GFAP、CSPGs蛋白的表达差异。Elisa法检测SCI后1h、3h、6h、12h、24h、72h各个时间点的前炎症细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、NF-κB、TGF-β1、TGF-β2、SOX-9表达变化。结果建立了大鼠脊髓钳夹损伤模型,以50g力的动脉瘤夹钳夹T9-10胸段脊髓1min造模,SCI后大鼠呈现典型的截瘫症状;1、病理学大体标本观察到SCI后8w,姜黄素治疗各组损伤处脊髓缩窄、粘连减轻。HE染色显示SCI后2w,用姜黄素治疗后,相比于单纯损伤组和甲强龙组,脊髓形态较为完整,神经元固缩、溶解、坏死减轻,炎症反应较轻,姜黄素预处理组组织损害轻于甲强龙组;SCI后8w,用姜黄素治疗后,脊髓组织结构较为清晰,更多正常的神经元,胶质瘢痕较规则,组织空洞小于单纯损伤组(P<0.05),姜黄素预处理组也较单纯损伤组空洞范围小。提示姜黄素可以减少脊髓损伤后胶质瘢痕形成及缩小空洞,有助于再生的轴突穿越胶质瘢痕到达损伤区的远侧端,建立新的神经通路和功能联系。2、免疫组织化学染色显示SCI后2w、8w姜黄素治疗组、姜黄素预处理组、甲强龙组损伤中心区边缘GFAP、CSPGs染色均不同程度减弱,表达降低,瘢痕、空洞缩小,其中,姜黄素治疗组随剂量增大,抑制效果越趋明显,而姜黄素预处理组则优于甲强龙组。说明姜黄素可以抑制脊髓损伤后GFAP、CSPGs表达,削弱胶质瘢痕、囊腔空洞及其中的抑制性因子的物理、化学屏障作用,有利于轴突的再生。3、RT-PCR结果显示姜黄素治疗、姜黄素预处理以及甲强龙治疗脊髓损伤后2w、8w大鼠脊髓损伤段GFAP mRNA、Vim mRNA表达相比于单纯损伤组均有所降低。而姜黄素治疗组中随剂量增加疗效增强,姜黄素预处理组比甲强龙组抑制作用明显。说明脊髓损伤后应用姜黄素治疗能抑制损伤区周围脊髓组织GFAP mRNA、Vim mRNA表达的增加。4、Western blot检测均提示2w、8w各组GFAP和CSPGs蛋白的表达上调,姜黄素治疗后的表达明显弱于单纯损伤组大鼠,大剂量组最明显,姜黄素预处理组也可抑制GFAP和CSPGs的升高。5、行为学后肢运动评分显示脊髓损伤后完全性后肢瘫痪的各组大鼠逐渐恢复运动功能,姜黄素各组2、8w的行为功能均显著优于单纯损伤组和甲强龙治疗组,大剂量组效果最好(P<0.05),姜黄素预处理组在术后4w起也较单纯损伤组表现出更好的行为学功能。6、Elisa结果显示脊髓损伤后组织中检测的各前炎症细胞因子在伤后1h开始升高,至12h达峰值,而后逐渐减弱,持续降低至损伤后72h(观察最后时间点),各个时间点姜黄素大剂量组、中剂量组表达均低于单纯损伤组,而高于甲强龙组。姜黄素预处理组在对各前炎症细胞因子的检测中未表现出与其他组有明显的含量差别。提示大、中剂量姜黄素能不同程度的抑制SCI急性期各种炎症因子的表达。结论1、姜黄素能够促进SCI后大鼠后肢运动功能的恢复;可以抑制损伤部位中间丝蛋白标志物GFAP、Vim的生成,并抑制性细胞外基质成分CSPGs的表达,减弱星形胶质细胞的反应性胶质化,减少胶质瘢痕形成及缩小空洞,削弱了因胶质瘢痕形成给轴突再生造成的物理、化学屏障,姜黄素可以抑制各组前炎症细胞因子(IL-1β、IL-6、NF–κB、TNF-α、SOX-9、TGF-β1及TGF-β2)的表达,抑制炎症反应,改善SCI伤后局部的微环境,起到保护神经细胞的作用;这种保护作用可能是与减轻炎症反应,进而减轻胶质瘢痕形成有关。2、姜黄素在神经保护的作用优于甲基强的松龙,在30-300mg/kg的剂量范围内具有剂量依赖性。