川芎嗪对大鼠急性脊髓损伤后血管再生的作用及相关机制研究

严重的脊柱外伤常伴有完全或不完全性的脊髓损伤（SCI），创伤后微循环障碍是SCI继发性加重的重要因素。我们已初步证实川芎嗪（TMP）能促进大鼠急性SCI后的修复，可有效地改善受损脊髓的局部微循环，促进损伤段和邻近段脊髓不完全的血管再生，但具体机制不明。为进一步探讨TMP对SCI后脊髓血管再生的作用及机制，本研究将首次采用显微CT（microCT）联合同步辐射显微CT（SRμCT）检测技术建立大鼠SCI后脊髓微血管网络的三维形态学评估方法，以此评价TMP对SCI后脊髓微血管网络的三维形态学影响。同时利用分子生物学技术观察TMP对损伤段脊髓血管基膜成分和内皮细胞的影响；检测TMP对HIF-1α和PGC-1α/ERR-α诱导促血管生成的信号通路活性的影响。通过上述研究明确TMP治疗与SCI后血管再生的关系，为TMP用于SCI治疗的临床前评估提供科学依据。

急性脊髓损伤（SCI）是一类严重的高致瘫性的中枢神经创伤，创伤后伤段脊髓局部微循环障碍是SCI继发性加重的重要因素。本课题系列研究了川芎嗪（TMP）在改善大鼠脊髓损伤后缺血，促进神经功能恢复的作用及相关机制，主要研究内容及结果：1. 大鼠脊髓微血管的3D可视化方法学建立：(1) 在脊髓血管灌注造影的前提下，micro-CT和SRμCT(15KeV)吸收成像均成像出高分辨率3D血管图像；(2)同步辐射相衬成像(IL-XPCI)在非血管造影的条件下实现分辨率为7.5μm的微血管衬度成像；(3)SCI后伤段脊髓血管形态特征性变化表现为头、尾侧成锐角状倒伏，伤段中央区血管处于零灌注状态，血管扭曲度增加，连接度减小。2. TMP对大鼠SCI后伤段脊髓微血管3D构象的改善：相比于对照组，TMP治疗组显著增加SCI后3、7、14天血管灌注容量，管腔直径及血管连续性(p＜0.05)。3. TMP对大鼠SCI后血管外基膜成分及内皮细胞的保护作用：TMP显著增加SCI后1、3、7、14天内皮细胞数目，提高内皮增殖，减少凋亡，增加I、IV型胶原及Laminin表达(p＜0.05)。4. TMP改善伤段脊髓缺氧：TMP显著下调HIF-1a在SCI后1、3、7、14天各时间点的表达(p＜0.05)，并维持其在低水平。5. TMP通过上调ERR-a/PGC-1a促进大鼠SCI后伤段脊髓血管再生：TMP显著增加SCI后1、3、7天ERR-a/PGC-1a诱导的VEGF和Ang-2表达增高(p＜0.05)。综上，本研究首次实现了正常及SCI大鼠脊髓微血管网络的3D可视化及量化分析，证实TMP能有效改善SCI后脊髓微血管3D构象，揭示TMP通过ERR-a/PGC-1a通路诱导的VEGF和Ang-2表达增高促进伤段脊髓不完全性的血管再生以改善创伤后缺血，促进大鼠急性SCI后的功能恢复。本研究为神经系统微血管网络的3D形态计量学研究提供了数字化虚拟研究的全新方式，同时为TMP应用于SCI及相关缺血性脊髓疾病治疗的临床前疗效评估提供了实验科学依据。在该课题经费支持下共培养研究生9名，中青年骨干医师3名，衍生出国家基金委资助课题3项。发表相关中、英文论文16篇，其中SCI收录10篇（总IF=30.51）。荣获国家发明专利1项，参与相关的国内、外重要学术会议10余次，主题发言并学术获奖3次。