研究團(tuán)隊通過評估三種不同SCI模型在損傷后各個時期的脊髓水腫進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)在急性期（損傷后兩天內(nèi)），所有模型的損傷中心區(qū)域的水含量都顯著增加。而在亞急性期（損傷后14天），水含量已恢復(fù)到接近正常水平，并在隨后的35天內(nèi)保持穩(wěn)定。這表明脊髓水腫主要發(fā)生在損傷初期，并在之后逐漸消退。

 

研究者們還開發(fā)了一種基于機器學(xué)習(xí)的三維圖像分析方法，用于可視化脊髓內(nèi)的興奮性和抑制性神經(jīng)元，并對其體積及空間分布進(jìn)行了分析。通過EGFP標(biāo)記的核糖體亞單位，他們鑒定了T7至T10脊髓節(jié)段中的大約37,304個興奮性神經(jīng)元和32,456個抑制性神經(jīng)元。研究顯示，興奮性和抑制性神經(jīng)元的體積分別集中于1475 μm³和1756 μm³左右，較小的神經(jīng)元多位于脊髓背側(cè)，較大的則在腹側(cè)。

 

在使用T7和T10雙側(cè)半切SCI模型分析脊髓神經(jīng)元腫脹情況時，研究者重點關(guān)注了興奮性Vglut2神經(jīng)元在急性（2天）、亞急性（14天）和慢性（35天）階段的變化。結(jié)果表明，SCI后2天內(nèi)神經(jīng)元體積明顯增大，而到了第14天，背側(cè)區(qū)域的腫脹已開始減輕，35天后，神經(jīng)元體積恢復(fù)到接近正常水平。進(jìn)一步的分析揭示，神經(jīng)元腫脹呈現(xiàn)特定的時空模式，從背側(cè)逐漸向腹側(cè)擴展，并在不同的脊髓區(qū)域持續(xù)不同的時間。

 

對于抑制性Vgat神經(jīng)元的腫脹動態(tài)分析顯示，這些神經(jīng)元在損傷后2天內(nèi)體積顯著增加，但在14天和34天后恢復(fù)到接近正常水平。組織切片分析證實，抑制性神經(jīng)元的腫脹僅限于急性期，并在兩周內(nèi)消退，這與興奮性神經(jīng)元的腫脹模式形成了鮮明對比。

 

研究還發(fā)現(xiàn)，SCI導(dǎo)致的興奮性和抑制性神經(jīng)元腫脹與神經(jīng)元存活率有關(guān)。在損傷后2天，興奮性Vglut2神經(jīng)元的存活率為69.2%，抑制性Vgat神經(jīng)元為66.1%；14天時，這兩類神經(jīng)元的存活率分別下降至60.6%和58.5%。到35天時，興奮性神經(jīng)元的存活率顯著降低至42.3%，而抑制性神經(jīng)元的數(shù)量相對穩(wěn)定，導(dǎo)致抑制性神經(jīng)元的數(shù)量超過了興奮性神經(jīng)元，E/I比率從1.2:1降至0.9:1。

 

雖然甘露醇能有效降低脊髓水分含量，但未能完全消除神經(jīng)元腫脹。相比之下，NKCC1抑制劑布美他尼則在急性期顯著減少了興奮性Vglut2神經(jīng)元的腫脹，并提高了存活率。即使在14至35天的延遲治療情況下，布美他尼也能減少大體積（G3）神經(jīng)元的腫脹，雖然它并未顯著影響整體神經(jīng)元體積。

 

布美他尼治療不僅提高了神經(jīng)元的存活率，還促進(jìn)了運動功能的恢復(fù)。立即接受布美他尼治療的小鼠表現(xiàn)出顯著的運動功能改善，而延遲治療雖然沒有顯著提高步態(tài)表現(xiàn)，但也增加了神經(jīng)元的存活率。此外，長期的運動功能恢復(fù)在停止治療后依然得以保持，表明布美他尼可能為脊髓損傷患者提供了治療的新希望。

 

這項研究強調(diào)了脊髓損傷后興奮性和抑制性神經(jīng)元腫脹的不同時間模式，并展示了布美他尼作為一種NKCC1抑制劑，能夠在減輕興奮性神經(jīng)元腫脹的同時，提高其存活率，從而改善運動功能恢復(fù)，其效果可持續(xù)至少四周。這為理解脊髓損傷的病理機制及提供新的治療策略奠定了堅實的基礎(chǔ)。