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目的:脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）是一种严重的中枢神经系统（central nervous system,CNS）损伤,分为原发性损伤和继发性损伤,后者与剧烈的炎症反应密切相关。大量文献报道了AMPK和NLRP3炎症小体信号通路在SCI后的炎症反应中发挥重要作用。小胶质细胞是CNS的免疫细胞,SCI后的神经炎症反应主要由小胶质细胞调控。乌司他丁（Ulinastatin,ULI）是一种蛋白酶抑制剂,可通过抑制多种酶活性清除机体内自由基并抑制炎性因子释放。此外,乌司他丁被报道有显著的神经保护作用。本研究的主要目的是:1)采用生物信息学方法分析SCI继发性损伤阶段不同时间的基因表达差异,筛选关键分子和通路,为改善SCI的机制研究提供指导;2)借助永生化的小胶质细胞系（BV-2细胞）在体外环境中探究乌司他丁对AMPK和NLRP3炎症小体信号通路的影响;3)制备Sprague-Dawley（SD）大鼠SCI模型,在体内环境中探究乌司他丁是否能够改善大鼠SCI,并在动物水平验证乌司他丁对AMPK和NLRP3炎症小体信号通路的影响;4)借助文献计量分析方法,进一步搜集有关NLRP3和SCI的相关研究,并归纳NLRP3和SCI相关研究的研究现状、热点和发展趋势,为今后的研究指明方向。方法:1)从Gene Expression Omnibus（GEO）数据库下载基因芯片数据,将样本分为假手术组（Control组）、SCI后一周组（Week1组）、SCI后两周组（Week2组）、SCI后4周组（Week4组）、SCI后八周组（Week8组）。用R软件limma包处理数据,得到四个SCI组与Control组之间的差异基因;用Cluster Profiler包对差异基因最多组进行分析,在此基础上进行GO（gene ontology）和通路富集分析。在STRING数据库构建PPI网络,借助Cytoscape软件（version 3.9.1）Cyto NCA插件筛选出前35个关键基因。2)以细胞增殖活性检测实验检测不同浓度的乌司他丁对BV-2细胞增殖活性的影响,明确药物干预的适宜浓度。实验分为五组:对照组（Control）,模型组（LPS+ATP）,模型组+低、中、高剂量乌司他丁干预组（LPS+ATP+ULI）。采用500 ng/ml的脂多糖（Lipopolysaccharides,LPS）和1m M的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）干预BV-2细胞以制备NLRP3炎症小体激活模型。相差显微镜观察乌司他丁对BV-2细胞形态的影响,用酶联免疫吸附实验（Enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA）和聚合酶联反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）分别检测各组细胞培养上清液和细胞裂解液中IL-1β、IL-6和TNF-α的蛋白分泌及基因表达水平。蛋白免疫印迹（Western blot,WB）检测各组细胞裂解液中AMPK和NLRP3炎症小体信号通路关键蛋白的表达水平变化,并用AMPK抑制剂来反向验证乌司他丁调控AMPK和NLRP3炎症小体信号通路的可能机制。3)SD大鼠随机分为假手术组（Sham组）、脊髓损伤组（SCI+Veh组）、脊髓损伤+乌司他丁治疗组（SCI+ULI组）三个组。采用改良Allen’s法制备大鼠SCI模型,根据BBB评分标准评估各组大鼠运动功能情况,用称重法检测术后第三天各组大鼠的脊髓含水量,对各组大鼠脊髓组织切片苏木素-伊红（Hematoxylin-Eosin,HE）染色、Nissl染色观察病理形态学变化和脊髓前角运动神经元分布情况,验证乌司他丁对大鼠行为学和脊髓组织病理学变化的影响;ELISA检测各组脊髓组织中IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平,WB检测各组大鼠脊髓组织NLRP3炎症小体相关蛋白和AMPK信号通路相关蛋白的表达水平,验证乌司他丁在体内也可通过调控AMPK和NLRP3炎症小体信号通路改善SCI后神经损伤。4)在Web of Science核心合集数据库中搜索2013年至2023年关于NLRP3和SCI关系的英文文献。使用文献计量分析工具,如VOSviewer、Cite Space和R语言,分析NLRP3和SCI领域的全球趋势和研究热点。结果:1)SCI后一周时差异基因最多,上调基因占比更高,功能富集分析发现SCI后一周时基因主要富集于免疫和炎性反应通路中,富集于这些通路的差异基因PPI网络分析显示AKT1、TNF、IL-1β、IL-6、Caspase-3等基因是关键基因。2)CCK-8结果示乌司他丁≤5000 U/ml时对BV-2细胞的增殖没有显著的抑制作用,在后续的实验中选择100,1000,5000 U/ml的乌司他丁分别代表低、中、高药物浓度干预细胞进行研究。LPS+ATP处理后的BV-2细胞胞体变大、周围突起减少,LPS+ATP+ULI组细胞的形态变化部分恢复。ELISA结果显示,LPS+ATP组细胞上清液和BV-2细胞中IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平较Control组显著升高（P＜0.001）,而LPS+ATP+ULI组的IL-1β、IL-6和TNF-α的表达水平显著下降（P＜0.01）,且作用效果呈剂量依赖。WB结果显示LPS+ATP组p-AMPK表达明显减少（P＜0.01）,p-m TOR表达水平明显增加（P＜0.01）,NLRP3炎症小体相关蛋白表达水平显著升高（P＜0.001）。LPS+ATP+ULI组细胞AMPK信号通路被激活,p-AMPK表达水平升高（P＜0.01）,p-m TOR表达水平下降（P＜0.01）,NLRP3信号通路关键蛋白表达水平显著下降（P＜0.01）。化合物C（CC）预处理后,LPS+ATP+ULI+CC组细胞NLRP3炎症小体相关蛋白表达水平显著升高（P＜0.01）,细胞裂解液中IL-1β、IL-6和TNF-αm RNA的表达水平明显上调（P＜0.01）。3)BBB评分结果显示,SCI+Veh组和SCI+ULI组大鼠术后评分均为0,从术后第7天开始,SCI+ULI组大鼠的BBB评分均显著高于SCI+Veh组大鼠（P＜0.05）。对比与SCI+Veh组,SCI+ULI组大鼠脊髓组织含水量显著减少（P＜0.05）,脊髓组织切片的HE染色和Nissl染色显示SCI+ULI组脊髓组织水肿、细胞坏死及神经元细胞数量减少的表现明显改善。ELISA结果显示SCI+ULI组炎症因子L-1β、IL-6和TNF-α的表达显著低于SCI+Veh组（P＜0.01）。WB结果显示SCI+ULI组大鼠脊髓组织p-AMPK显著高于SCI+Veh组大鼠（P＜0.01）,m TOR和NLRP3炎症小体信号通路主要蛋白表达水平显著低于SCI+Veh组大鼠（P＜0.01）。4)在文献计量学部分,我们共分析了218篇符合条件的文献,包括174篇文章和44篇综述。在过去的10年里,关于NLRP3和SCI的出版物数量迅速增加,尤其是在过去的五年里。关于这一主题的大多数研究来自中国（n=156,71.56%）,其次是美国（n=24,11.01%）和伊朗（n=16,7.34%）。中国学者在相关研究中做出了巨大贡献。此外,在NLRP3与SCI关系的研究中,浙江大学发表的论文最多（n=18）。德国的Beyer Cordian和伊朗的Zendedel Adib是平均引用值最高的学者。结论:1)生物信息学分析结果提示NF-κB、NLRP3等信号通路在SCI中发挥重要作用。2)乌司他丁能够在BV-2细胞中激活AMPK信号通路,抑制NLRP3信号通路,改善炎症反应。3)在SCI大鼠中乌司他丁通过调控AMPK/NLRP3信号通路抑制NLRP3炎症小体的激活,减轻SCI后的脊髓水肿、神经炎性反应。4)关于NLRP3在SCI中的研究在近十年中越来越多,通过查阅已发表的文献,发现NLRP3在SCI的发病机制中至关重要。