脊髓损伤后,在损伤远端发生的轴突裂解以及受损轴突被吞噬的过程称为华勒氏变性(WD)。脊髓损伤后WD区域内的微环境的变化将会影响损伤后的修复过程。我们第一部分的研究旨在系统地观察SD大鼠胸8后索切断后,在急性期(1h),亚急性期(10d)以及慢性期(30d)等不同时段,脊髓后索内主要的神经胶质细胞以及轴突的命运。这种后索损伤所导致的WD发生在脊髓后索内两个方向相反的功能传导束上,即下行的皮质脊髓束(CST)和上行的背侧上行纤维束(DAT包括薄束和楔束；胸5节段以上主要为薄束)。我们证明在损伤10d和30d后,星形胶质细胞、激活的小胶质细胞和巨噬细胞的数目在溃变区域比假手术组(sham)及急性损伤组明显增多。在亚急性及慢性阶段,胶质细胞纤维酸性蛋白(GFAP)阳性的星形胶质细胞的数量保持稳定,而OX-42阳性的小胶质细胞和ED-1阳性的巨噬细胞的数目则在慢性阶段显著下降。在慢性阶段,ED-1阳性的巨噬细胞的数量在距损伤近端3毫米的无溃变区域内也有显著上升,与在该区域发生的轴突退缩(dieback)现象密切相关。损伤轴突的远端在这两条方向相反的传导束内均经历了持续的溃变过程。最后,虽然Olig2阳性的OL的数量在WD区域有明显下降,但这些细胞的存在提示他们仍可对脊髓损伤后的内源性修复发挥作用。　　 我们知道,脊髓损伤后发生的一系列的轴突溃变、髓鞘脱失等现象,可导致机体功能丧失,因此一个很有前景的治疗策略就是移植替代髓鞘形成的细胞。神经系统中存在着两种髓鞘生成细胞,一种是在周围神经系统中的雪旺氏细胞(SCs),另一种是在CNS中的少突胶质细胞(OL)。这两种髓鞘生成细胞,都具有一定的损伤后修复能力,但究竟哪一种更适合在WD区域内移植?移植后能否在WD区域内存活和分化?能否形成再生髓鞘?这些问题目前仍无答案,为了探讨这些问题,我们在第一部分研究WD区域轴突及细胞变化的实验基础上,在发生溃变的WD微环境内移植这两种参与髓鞘形成的细胞。由于已知成熟的OL可分泌多种髓鞘抑制分子,不利于轴突再生,我们移植的细胞主要为OL的前体细胞,即少突胶质前体细胞,oligodendrocytes precursor cells(OPCs),因为这些细胞表达较少的抑制分子。同时,我们将OPCs和SCs作了移植后的比较,主要比较了它们移植后的存活状况、分化以及再生髓鞘等方面的差别。两种细胞均取自表达绿色荧光蛋白(green nuorescent protein,GFP)的转基因SD大鼠(GFP,“green rat”CZ-004,SLC,Shizuoka,Japan),SCs取自坐骨神经,OPCs由神经干细胞诱导而来。我们证明在移植4周后,这两种细胞都能在WD区域内存活,其中平均每张切片上存活的细胞数在GFP-SCs组要显著高于GFP-OPCs组。对移植后存活的GFP-OPCs分化的结果观察,发现约15％的细胞继续保持OPCs的特性,表现为PDGF-a阳性；约11％左右的细胞分化成为ccl阳性的成熟的OL,同时约有29％左右的细胞分化成GFAP阳性的星形胶质细胞。神经纤维丝(neurofilament,NF200)免疫荧光染色发现GFP-SCs组中许多移植细胞与宿主轴突之间关系密切,围绕在轴突周围；GFP-OPCs组中虽然也有部分细胞和宿主轴突关系密切,但数量并不多。　　 以上结果是否说明GFP-SCs更能适应慢性损伤后的环境?它们在急性损伤后的环境中能否存活?究竟哪一种细胞的移植能更好地改善动物损伤后的功能?更适合在损伤后移植呢?我们进行了第二部分的细胞移植实验,即利用脊髓半横断损伤模型,先将细胞种植入纳米材料SAPNS形成的三维支架,然后再移植入损伤的脊髓,来比较SCs和OPCs在体内外与SAPNS混合后的生存状况,以及在脊髓的损伤位点,移植细胞的存活、分化、迁移和功能改善等方面的差别。我们证实移植前的、与SAPNS在体外混合培养后的GFP-SCs与GFP-OPCs都存活良好,呈现出典型的SCs和OPCs细胞形态；在分化培养液中培养7天后,部分GFP-OPCs在SAPNS内分化成GFAP阳性的星形胶质细胞；也有部分GFP-OPCsS分化成Rip阳性的成熟的OL。在细胞体内移植8周后,通过荧光显微镜我们观察到发出绿色荧光的部位,直接证实了GFP-SCs和GFP-OPCs可以在急性损伤腔内存活；其中GFP-OPCs主要局限于损伤腔内,虽有少量细胞能进入损伤周围的宿主内,但也只停留在损伤边界处,并无向损伤头尾远端迁移的现象；而GFP-SCs可以向损伤头尾两侧迁移,平均可以向头端迁移1毫米左右,但主要表现为向尾端迁移,平均距离超过2.5毫米；统计每张切片上存活的移植细胞数,证实在GFP-SCs组要明显高于GFP-OPCs组,p<0.01；体内移植GFP-OPCs和SAPNS混合物4周后的分化情况表明:移植4周后,OPCs中约有26％的细胞仍保持未分化状态,约29％的细胞分化成GFAP免疫反应阳性的星形胶质细胞,有6％的细胞分化成Rip免疫反应阳性的成熟的OL。抗体NF200染色显示移植区内再生的轴突与SCs形成密切的联系；PO抗体染色显示出GFP-SCs移植区内出现大量的再生髓鞘；而移植区内GFP-OPCs也与再生轴突的关系密切,经MBP抗体染色显示移植的GFP-OPCs也可形成髓鞘；统计结果证实,SCs移植组内的再生轴突数目要显著高于OPCs移植组,p<0.01。　　 为了了解这两种细胞和SAPNS混合后移植后,是否利于损伤动物的功能改善,我们通过三种行为学指标进行观察,单纯SAPNS移植作为对照组。(1)前肢不对称贴壁实验(观察患侧前肢在站立时的贴壁次数)结果表明从移植后第2周起,GFP-SCs组与单纯SAPNS组相比,动物使用患侧前肢贴壁的次数有显著增加,p<0.01,并保持至第八周；GFP-OPCs组动物使用患侧贴壁的次数虽然比单纯SAPNS组有所增加,但并无统计学差异；(2)理毛实验结果提示,在损伤后4～6周,GFP-SCs组动物恢复较快,与GFP-OPCs组和单纯SAPNS组相比,有显著区别,p<0.01；到6～7周GFP-OPCs组和单纯SAPNS组评分增加,到第8周时,GFP-OPCs组和GFP-SCs组动物己无显著性差异。(3)“独木桥”实验结果表明,损伤后4～8周之间,三组动物在走“独木桥”实验中,都有一定程度的改善,其中尤以GFP-SCs组动物恢复较好,有多只动物能够穿过独木桥,仅有少量滑落,但与GFP-OPCs组和单纯SAPNS组相比无统计学差别；GFP-OPCs组和单纯SAPNS组动物则恢复较慢,大部分动物表现为穿过困难、前后肢滑落以及身体跌落等。综合三种行为学测试结果表明GFP-SCs组动物前肢功能恢复较好,GFP-OPCs组动物也有一定程度的恢复,但与单纯SAPNS组相比无统计学差别。　　 结论:(1)损伤后10d和30d组与sham组以及急性损伤组对比,星形胶质细胞、激活的小胶质细胞和巨噬细胞数目在溃变区域内明显增多；损伤轴突的远端经历了持续的、缓慢的、溃变过程；虽然Olig2阳性的OL的数量在WD区域有明显下降,这些细胞仍存在于WD内并可能对内源性修复有益。(2)GFP-SCs和GFP-OPCs单纯移植、或与SAPNS混合移植到脊髓损伤后的WD区域中内均能存活；其中GFP-SCs存活细胞数更多,p<0.01。(3)存活的OPCs在WD区域及急性损伤区域内都有部分细胞保持未分化的状态(PDGF-a阳性)；也都有部分OPCs可以分化成GFAP阳性的星形胶质细胞以及ccl阳性或Rip阳性的成熟oL。(4)存活的GFP-SCs和GFP-OPCs在WD区域及急性损伤区域内都有部分细胞与宿主轴突间关系密切。在急性损伤模型中GFP-SCs组内的再生轴突数目要显著高于GFP-OPCs组,p<0.01。(5)三种行为学测试结果表明GFP-SCs组动物前肢功能恢复较好,GFP-OPCs组动物也有一定程度的恢复,但与单纯SAPNS组相比无统计学差别。