研究背景急性脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)是一类严重中枢神经系统创伤,具有很高的致残致死率的。如何促进急性脊髓损伤后神经功能恢复一直是神经创伤领域的研究热点。研究表明,局部微循环障碍是急性脊髓损伤加重的重要原因,改善微循环障碍对于促进脊髓损伤后神经功能恢复有重要意义。川芎嗪(四甲基吡嗪,Tetramethylpyrazine,TMP)作为一种提取自中药川芎的活性单体成分,已经被证明能在包括急性脊髓损伤,脑缺血,心肌缺血等多种疾病模型中发挥抗缺血作用。本课题组的前期研究提示川芎嗪可能通过增加SCI后损伤区周围脊髓血管数目,从而改善创伤后缺血状态,但在形态学上的佐证不够全面,研究尚不深入。为此,本研究使用血管免疫荧光双标技术观察TMP对损伤后脊髓微血管2D网络结构及新生血管的影响,并使用同步辐射显微CT观察TMP对损伤后脊髓微血管三维结构的影响。了解TMP对SCI后脊髓微血管网络修复的关系,为TMP用于临床治疗急性脊髓损伤提供科学依据。第一章川芎嗪对急性脊髓损伤后大鼠脊髓血管新生及微血管二维结构的影响目的：探讨川芎嗪对SCI后大鼠脊髓血管新生及微血管二维结构的影响。方法：SD大鼠共52只,随机选取4只作为假手术组(sham组),sham组不予以脊髓打击,只行椎板减压术。剩余共48只大鼠使用改良的Allen’s打击法制作急性脊髓损伤模型,造模后的大鼠随机分为生理盐水对照组(NS组,24只)和川芎嗪干预组(TMP组,24只)。TMP组大鼠分别在术后30min开始给予川芎嗪治疗(200mg/kg Qd i.p),连续治疗五天(1,3天组大鼠分别给药至处死前)。于手术后的第1,3,7,14,21,28天取T10段脊髓标本。标本行连续冰冻切片后使用免疫荧光双重标记的方法检测小鼠抗大鼠RECA-1和兔抗大鼠PCNA的表达情况。NS组在相同时间点给与等量无菌生理盐水进行相同的干预治疗,其余处理如前所述。使用SPSS19.0软件包进行统计学分析,组内比较采用单因素方差分析,两组间相同时间点比较采用T检验,P<0.05有统计学意义。结果：(1)TMP对SCI后脊髓微血管2D形态的影响：(1.1)正常脊髓微血管分布规则,疏密有致。(1.2)损伤后1天,脊髓微血管面积分数明显下降(P<0.01),大量内皮细胞死亡,血管排列紊乱；SCI后3天和7天,微血管面积分数逐渐增加。损伤后第28天,微血管面积分数仍然小于正常(P<0.01),但血管排列较前规律。(1.3)SCI后,TMP组和NS组微血管2D形态变化趋势相似。但TMP组血管面积分数在SCI后第3、7、14、21天均高于NS组(P<0.05),其余时间点无统计学差异。(2)TMP对SCI后脊髓新生血管的影响：(2.1)正常脊髓新生血管极少。(2.2)创伤后的第1天,新生血管开始出现,但数量不多。随时间推移,新生血管计数逐渐增加并损伤后第7天达到顶峰(P<0.01)。随后,新生血管数目明显下降。损伤第14天以后,几乎没有新生血管。(2.3)TMP组和NS组的新生血管数目呈现出相似的变化趋势。但TMP组新生血管计数在第3天、7天高于NS组(P<0.05),其余各时间点无明显差异。结论：(1)急性脊髓损伤严重破坏脊髓微血管,造成严重局部微循环障碍,损伤后血管可缓慢地,有限制地自我修复。(2)川芎嗪能够直接促进急性脊髓损伤后血管新生,改善损伤局部微循环。第二章利用同步辐射研究川芎嗪对急性脊髓损伤后大鼠脊髓微血管三维形态的影响目的：探讨川芎嗪对SCI后大鼠脊髓微血管三维形态的影响。方法：SD大鼠共52只,随机选取4只作为假手术组(sham组),sham组不予以脊髓打击,只行椎板减压术。剩余共48只大鼠使用改良的Allen’s打击法制作急性脊髓损伤模型,造模后的大鼠随机分为生理盐水对照组(NS组,24只,6个时间点)和川芎嗪干预组(TMP组,24只,6个时间点)。TMP组大鼠分别在术后30min开始给予川芎嗪治疗(200mg/kg Qd i.p),连续治疗五天(1,3天组大鼠分别给药至处死前)。NS组在相同时间点给与等量无菌生理盐水进行相同的干预治疗。其余处理如前所述。动物于手术后第1,3,7,14,21,28天使用Microfile血管造影剂进行灌注后取T10段脊髓。脊髓标本经梯度酒精脱水,水杨酸甲酯浸泡后至上海同步辐射光源扫描,扫描数据经VG Studio软件重建图像,USIS软件定量分析。使用SPSS19.0软件包进行统计学分析,组内比较采用单因素方差分析,两组间相同时间点比较采用T检验,P<0.05有统计学意义。结果：(1)同步辐射扫描后,得到分辨率极高的大鼠脊髓血管三维图像并能在计算机上深入分析血管网络配布；(2)SCI后脊髓微血管三维形态变化：(2.1)SCI造成脊髓血管总长度明显下降(P<0.01)。随时间推移,血管总长度有所增加,但直到第28天仍然未能恢复到正常水平(P<0.05);(2.2)损伤后,在三维图像上出现造影剂漏出；(2.3)损伤邻近区域血管走行改变；(2.4)SCI造成血管扭曲度明显增加(P<0.01),随时间推移有所恢复。(2.5)SCI造成血管连续性下降：血管节段数明显增加(P<0.01),分支节点数明显变少(P<0.01)。随着时间推移,血管连续性有所恢复。(2.6)损伤后28天,脊髓出现明显的空洞,空洞的边缘血管连续性好并包绕空洞。(3)川芎嗪对SCI后脊髓微血管三维形态的影响：TMP治疗后,脊髓血管的3D特征性改变主要体现在直径小于40μm的血管。血管容量方面,在损伤后1、3、7天,TMP组直径小于40μm的血管长度明显大于NS组(P<0.05),但在长时间点,即14天、21天和28天,两组之间比较无统计学差异(P>0.05)。血管迂曲程度方面,TMP组直径小于40μm的血管扭曲度在损伤后1天显著小于NS组(P<0.05),其余各时间点无明显统计学差异(P>0.05)。血管连续性方面,在损伤后各时间点,TMP组的分支节点密度均大于NS组(P<0.05),而血管节段密度在第1天、3天和7天小于NS组(P<0.05)。结论：(1)急性脊髓损伤导致脊髓血管容量下降和三维结构破坏,损伤后的血管自我修复包括了血管新生和血管三维结构的重塑。(2)川芎嗪能通过增加损伤后脊髓血容量,改善血管迂曲状态,增加血管连续性等多种途径改善损伤局部微循环,加速血管网络结构重塑。