作者：甘肃省中医院脊柱科     郭铁峰

脊髓损伤（SCI）是一种神经破坏性疾病，引起患者感觉、运动及自主神经功能障碍。根据病因，SCI可以分为创伤性与非创伤性，研究发现，发展中国家创伤性SCI发病率逐年下降，而其中坠落伤及老年患者占比上升，男性多于女性，且以不完全性四肢瘫多见。创伤性SCI又分为原发性与继发性损伤，原发性损伤发生后会出现复杂级联反应造成继发性损伤的发展，微血管内皮细胞（MECs）是保护血-脊髓屏障（BSCB）的重要部分，微血管破裂出血、水肿等会影响局部血液灌注，引起血栓和血管痉挛，加剧局部缺血、缺氧，同时激活凋亡信号，加剧BSCB破坏，使有害分子侵入脊髓内环境造成微环境紊乱，影响神经元功能恢复。笔者综述MECs在SCI中作用机制的前沿研究进展，结合中医药理论，探讨中医药治疗SCI的研究进展，以期为研究人员带来新的方向与思考。

MECs与BSCB的关系

BSCB作为血液与脊髓之间的物理屏障，用于控制血液和脊髓内环境中物质的交换，其具有选择渗透性，可以限制病原体、炎症因子等有害因子进入中枢神经系统（CNS）。MECs作为其重要的组成部分，与基底膜、周细胞及星形胶质细胞足突共同构成BSCB。在细胞组织中，MECs具有维持血液运输，调控血管通透性的功能，而CNS中的MECs与外周循环系统中的不同，其缺乏窗孔结构，在细胞膜上孔隙较少，可以限制细胞分子进行跨膜交换，其主动转运机制具有高度选择性，是保护脊髓微环境稳定、维持BSCB功能的关键因素。在CNS中，神经信号的传递依赖于微环境的稳定，通过MECs等细胞之间紧密连接（TJs）及黏附连接（AJs）结构有效限制细胞旁路的物质交换，从而维持BSCB的完整性及屏障功能。SCI后由于机械外力导致血管结构完整性丧失，破坏BSCB从而影响脊髓内微环境的变化，导致继发性损伤进展并进一步造成功能丧失。在缓解SCI的策略中，防止MECs死亡及BSCB破坏，维持脊髓微环境稳定仍然是治疗的主要目标。

MECs在SCI中的作用机制

维持屏障环境     MECs的凋亡MECs作为微血管系统中重要的组成部分之一，其在维持微血管结构方面具有重要意义，当创伤性SCI发生时，损伤局部发生微血管结构中断同时破坏BSCB，渗透性增加，引起血源性炎症因子等侵入微环境，加剧神经病理现象发生。研究发现，SCI后MECs是最先开始死亡的细胞，其大部分在SCI后1h显著死亡，SCI48h内则是以细胞坏死为主，后随中性粒细胞的出现，MECs凋亡现象开始增加。形成一种恶性循环，即血管结构破坏引起局部缺血，缺血则进一步加剧MECs的凋亡，而MECs的大量凋亡亦引起血管结构破坏。

Assoian等发现TGF-β1广泛富集于血小板中，含量约为其他细胞的40~100倍，SCI后血小板聚集于损伤部位，这可能是急性SCI中TGF-β1水平升高的原因。研究发现，TGF-β1可以促进MECs中成纤维细胞生长因子2（FGF-2）的表达从而上调血管内皮生长因子（VEGF）水平，通过血管内皮细胞生长因子受体2调控VEGF信号通路，抑制p38MARK从而阻止TGF-β1诱导的细胞凋亡。Li等[11]在细胞实验中发现，由脂多糖诱导的MECs损伤细胞模型，可以通过高水平胰岛素样生长因子1（IGF-1）的应用，减少MECs死亡，同时可以抑制促炎细胞因子的表达，减少MECs中的炎症反应；在SCI小鼠模型中发现，高表达的IGF-1可以通过激活PI3K/AKT信号通路，有效减少MECs的凋亡。Ritz等的研究发现，血管生成素1（Ang-1）通过激活PI3K/AKT信号通路，可上调凋亡抑制蛋白Survivin，减少MECs凋亡，维持MECs内的抗凋亡环境，促进血管再生。

微血管重构在继发性SCI发展过程中，MECs的生长与凋亡在微血管重构过程起着重要作用。在SCI的微血管重构过程中需要血管生长因子及反调控抗血管生长因子的参与，主要参与血管生长的因子有血管内皮生长因子A（VEGF-A）、Ang-1、转化生长因子-β（TGF-β）以及血小板衍生生长因子（PDGF-BB）。VEGF是血管生成的诱导剂，可以激活血管生成，其促进不稳定、不成熟血管形成可能增加渗漏的风险，这些不稳定、不成熟的血管更容易退化。而Ang-1可以诱导血管发芽、分支，稳定血管结构抵抗VEGF或炎症反应带来的损伤与渗漏风险，同时VEGF具有抵抗MECs凋亡的作用，而TGF-β1却可诱导细胞凋亡。在SCI急性期可以观察到PDGF-BBmRNA的显著上调，可能是由于MECs、血小板及压迫出血后侵入的巨噬细胞释放，研究发现在体外实验中PDGF-BB可以保护神经元和周细胞免受兴奋毒性及代谢损伤。

Benton等在SCI后24h发现MECs中血小板反应蛋白-1（TSP-1）和尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）表达的上调，而TSP-1是TGF-β1的激活剂，且uPA亦能激活TGF-β并促进基质金属蛋白酶9（MMP-9）的表达，而MMP-9同时亦是TGF-β的激活剂，由此形成一种正向反馈的病理过程。MMPs主要参与细胞外基质的降解，其与细胞外基质重塑、伤口愈合、血管生成及神经发生密切相关。有研究发现，MMP-9在急性SCI后与BSCB破坏和炎症反应相关，抑制MMP-9活性可以有效降低BSCB的通透性，同时改善神经功能。Ye等[19]发现，碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）在MECs中可以增加TJs及微囊蛋白1（cav-1）的水平，抑制MMP-9的表达改善BSCB的完整性。Ang-1是内皮细胞特异性酪氨酸激酶受体Tie-2的一种配体，其可以通过Akt通路调节MECs的屏障功能，对血管的稳定、再生十分重要，Ang-1增强屏障的功能可能是由于表皮生长因子受体通路底物8（Eps8）参与纤维状肌动蛋白和连接蛋白之间相互作用产生的，通过影响MECs中Eps8的水平改变MECs之间的连接结构，从而增强屏障功能。

吞噬髓鞘碎片     髓鞘作为一种多层脂质膜结构，包裹于神经细胞轴突外，保证动作电位的有效传导，起着维持神经细胞轴突完整性及轴突信号传导的作用。在CNS中，少突胶质细胞负责生成和维持轴突的髓鞘节段，髓鞘的完整性对维持神经细胞的功能至关重要。SCI后BSCB遭到破坏，脊髓微环境紊乱，出现大量少突胶质细胞坏死或凋亡，导致髓鞘破裂、脱落，同时也会出现再髓鞘现象，而脱落产生的髓鞘碎片会抑制再髓鞘的发生。如今广泛认为SCI的神经功能障碍主要是由于脱髓鞘产生的细胞因子及髓鞘碎片聚集释放的有害因子对轴突和髓鞘再生的抑制作用，及脱髓鞘导致的少突胶质细胞死亡，这些因素共同导致髓鞘和轴突再生困难，阻碍神经细胞功能恢复。在SCI损伤的过程中，髓鞘碎片主要由吞噬细胞清除，而吞噬细胞在SCI后第10天，才可以到达损伤部位，在损伤早期无法及时赶到，不能及时清除脱髓鞘产生的髓鞘碎片。因此，清除损伤部位髓鞘碎片可以看作是SCI后神经功能恢复的治疗靶点。

Zhou等的研究发现，在SCI后第3天，MECs就存在于损伤的核心区域，且密度为正常状态的5倍以上。通过探究微血管与髓鞘碎片的关系，发现微血管内皮细胞先摄取髓鞘碎片，再通过激活自噬-溶酶体途径，在细胞内降解髓鞘碎片，达到清除髓鞘碎片的目的。自噬的过程是一种依赖溶酶体的降解途径，将受损的细胞器、错误折叠的蛋白质及病原体进行自我降解的过程，其在癌症、自身免疫性疾病、神经退行性病变等疾病中也发挥着重要作用，在维持细胞内稳态、蛋白质循环中也有重要意义。G蛋白偶联受体激酶2相互作用蛋白-1（GIT1）是一种促进血管生成和维持破骨细胞活性的支架蛋白，可以同其他蛋白相互作用，从而影响细胞活性。Wan等的研究发现，GIT1可以激活自噬-溶酶体系统加快MECs吞噬髓鞘碎片，同时上调VEGF促进MECs的生成，达到促进神经元和轴突恢复的目的。吴承杰等的研究发现，在MECs吞噬髓鞘碎片时伴有组蛋白脱乙酰化酶（HDAC6）的升高，而抑制HDAC6可以增强微管结构稳定性，同时激活MECs的自噬-溶酶体途径，提高MECs吞噬髓鞘碎片的能力。亦有研究[29]显示，MECs可以识别并吞噬调理素IgG活化的髓鞘碎片，这一自噬过程将对损伤局部产生影响，包括促血管生成、促进炎症反应和促纤维化反应，而髓鞘碎片是导致内皮细胞过度增殖的关键因素。而MECs吞噬髓鞘碎片可能也会带来不利的一面，Zhou等的研究发现，MECs通过TGF-β1诱导内皮-间质转化（EndoMT）途径吞噬髓鞘碎片后转变为成纤维细胞，从而促进纤维化瘢痕形成，这表明MECs可能是成纤维细胞来源之一。综上所述，通过靶向MECs髓鞘摄取、吞噬及EndoMT过程，可能为SCI后神经功能恢复提供思路。

诱导周细胞-成纤维细胞转变     哺乳动物CNS再生能力有限，CNS病变产生的瘢痕组织对于控制损伤发展具有重要意义，而瘢痕组织的产生却永久性阻碍轴突再生，导致神经功能恢复困难。研究发现，在创伤性SCI后，各种炎症细胞包括巨噬细胞、内皮细胞和表达血小板衍生生长因子受体β（PDGFR-β）的成纤维细胞广泛聚集于损伤部位，介导组织纤维化，局部产生大量纤维结缔组织，形成以星型胶质细胞为边界的纤维瘢痕核心。诸多研究者着眼于抑制瘢痕组织以促进轴突再生恢复神经功能，这表明调节纤维化瘢痕是改善CNS修复的有效治疗措施之一。在CNS血管系统中，周细胞广泛分布，内皮细胞与周细胞的比例约在1∶1~3∶1之间。周细胞作为SCI后成纤维细胞的主要来源之一，研究周细胞-成纤维细胞转变或为恢复CNS功能的潜在治疗靶点。

MECs作为PDGF-BB的主要来源，其释放的PDGFBB是周细胞向成纤维细胞转变的必须产物。Fei等的研究发现，MECs可以通过释放PDGF-BB诱导PDGFR-β周细胞脱离血管壁，转变为成纤维细胞，促进瘢痕组织形成，而利用PDGFR-β抑制剂伊马替尼可以阻断PDGF-BB/PDGFR-β信号通路，从而抑制瘢痕组织形成，减少成纤维细胞数量，促进轴突再生以恢复神经功能。

促进巨噬细胞/小胶质细胞M1表型向M2表型转换小胶质细胞是CNS中的常驻细胞之一，在神经炎症激活中发挥着重要作用。在SCI发生过程中，巨噬细胞/小胶质细胞发生激活，表现为促炎活化（M1）表型保持升高，出现神经毒性作用，而抗炎活化（M2）表型则随时间推移而减少，表现为抗炎与神经保护作用的降低。因此，促进M1表型向M2表型转换是减轻继发性SCI的潜在治疗靶点。外泌体为纳米级细胞外囊泡，其作为当今研究的热点，通过携带复杂的分子货物包括蛋白质、基因、脂类等物质，介导细胞间信息传递，纳米级体积的特性使其易于穿透BSCB抵达损伤部位，具有治疗CNS疾病的巨大潜力。研究发现，MECs分泌的外泌体可以改善SCI后神经功能的恢复，其可能是通过上调泛素特异性蛋白酶13（USP13），抑制IκBα的降解，从而促进巨噬细胞/小胶质细胞M1表型向M2表型转换，达到治疗SCI的目的。

MECs分子基因层面改变

转录组学研究发现，SCI后24hMECs出现凋亡因子信号增多，包括caspase-3、caspase-6、Cflar和RhoB，其中RhoB升高最为明显。同时可见炎症因子表达升高，包括趋化因子受体-5（CXCR-5）、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）、干扰素-β1、白细胞介素-3（IL-3）、IL-6和IL-11，以及E-选择素（E-selectin）和p-选择素（P-selectin）等，其可能与趋化因子RANTES/CCL5表达上升相关。SCI后24hMECs亦可见血小板反应蛋白-1（TSP-1）mRNA的升高，其通过介导caspase依赖性凋亡，抑制MECs的增殖，减少血管生成作用。尿激酶型纤溶酶原激活剂（uPA）在SCI后表达显著增加，这可能是由于SCI后TSP-1、VEGF增多或TGF-β1信号激活导致，这些复杂的分子改变共同影响着SCI后血管生成的过程。

中医药治疗SCI的研究进展

中药及有效提取物对细胞凋亡的影响      研究发现，紫草素可能通过抑制肿瘤坏死因子/蛋白激酶1（TNFR/RIPK1）信号通路，调节神经细胞、少突胶质细胞及内皮细胞的凋亡改善SCI功能。Zhao等的研究发现，黄芩苷可能通过PI3K/AKt信号通路，降低Bax、Caspase-3和NF-κB的表达水平，抑制BSCB通透升高，有效保护神经元，抑制细胞凋亡。齐墩果酸是一种存在于植物中的五环三萜类化合物，其存在于大多数的利湿药中，可以通过抑制p38/JNKMAPKs信号通路，调节caspase-3的表达，从而减少SCI后细胞凋亡过程的产生。Luo等的研究发现，丹参酮ⅡA磺酸钠可以抑制H2O2诱导的MECs凋亡，降低细胞通透性。

中药及有效提取物对血管重构的影响      SCI模型研究发现，丹参酮ⅡA磺酸钠可以降低BSCB通透性，减轻出血及水肿症状，保护TJs及AJs的结构。李东哲等的研究发现，川芎嗪可以增加SCI局部的微血管密度，同时抑制MECs的凋亡，其可能是通过表达VEGF促进血管再生，改善SCI后肢体运动功能。没食子酸是一种具有抗炎作用的天然多酚类化合物，研究表明其可以通过抑制含JmjC结构域的组蛋白去甲基化酶（JMJD3）表达，下调JMJD3介导的MMP-3、MMP-9表达，维持BSCB完整性，同时还可降低炎性细胞因子浸润，减少炎症反应的发生。

中药及有效提取物对炎症反应的影响       Lv等的研究发现，虎杖苷可以有效减轻炎症反应的进行，通过阻断NF-κB信号轴，调节小胶质细胞中iNOS和NLRP3炎性小体表达，达到治疗SCI的效果。已有研究证实，槲皮素可以参与mTOR介导的炎症反应，通过抑制MAPK信号的激活，减少NF-κB的核易位，降低JNK、p38、ERK与mTOR的磷酸化，同时可以逆转因TNF-α导致的NF-κB和激活蛋白1（AP-1）表达的上调，减轻炎症反应的发生。白藜芦醇在继发性SCI过程中，通过抑制NF-κB信号通路的激活，同时触发Sirt-1信号轴，从而减轻炎症反应，抑制胶质瘢痕形成，发挥神经保护作用。

中药及有效提取物对氧化应激的影响       Ye等的研究发现，人参皂苷Rb1可以通过抑制氧化应激反应，促进凋亡抑制蛋白survivin的表达，减少脊髓缺血再灌注诱导的细胞凋亡。姜黄素作为天然抗氧化剂，可以通过激活Nrf2/HO-1信号轴，在SCI过程中起到抗氧化作用，同时可抑制P65降低NF-κB的活化程度，发挥抗炎作用。亦有研究发现，大黄素对神经的保护作用可能来自Nrf2-ARE信号通路的激活，下调NF-κB、TNF-α、IL-1β、IL-6水平，抑制SCI后氧化应激进展，减轻炎症反应。研究发现，虎杖苷是通过激活Nrf2/HO-1信号通路，降低氧化应激，从而抑制细胞凋亡。槲皮素作为常见的抗氧化、抗炎症天然类黄酮，其治疗SCI是通过抑制p38MAPK/iNOS信号通路激活，调节继发性SCI中活性氧（ROS）介导的氧化应激过程。

总结及展望

SCI后BSCB内环境的紊乱是造成继发性损伤的重要病理因素，其中MECs对于维持BSCB屏障功能十分重要。目前世界卫生领域将治疗SCI的目光集中在干细胞移植、基因疗法或外泌体干预等方面，而对MECs在SCI中的机制研究并不多见。通过对诸多文献的研究发现，MECs在SCI中的作用机制主要是维持屏障环境、吞噬髓鞘碎片、诱导周细胞向成纤维细胞转变及促进巨噬细胞/小胶质细胞M1表型向M2表型转换等方面。中医药作为祖国医学的重要组成部分，其具备着多通路、多靶点、低毒性、低费用等优势，在诸多疾病治疗中发挥着重要作用。目前已知多种中药有效成分可以干预SCI后细胞凋亡、血管重构及炎症反应等过程，虽关注MECs研究的并不多见，但通过中医药干预SCI或将成为恢复脊髓微环境稳定，改善BSCB完整性，恢复SCI后神经功能的一种创新性的、潜在的治疗方案。

来源：中国脊柱脊髓杂志2024年第34卷第6期

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