研究团队通过评估三种不同SCI模型在损伤后各个时期的脊髓水肿进展，发现在急性期（损伤后两天内），所有模型的损伤中心区域的水含量都显著增加。而在亚急性期（损伤后14天），水含量已恢复到接近正常水平，并在随后的35天内保持稳定。这表明脊髓水肿主要发生在损伤初期，并在之后逐渐消退。

 

研究者们还开发了一种基于机器学习的三维图像分析方法，用于可视化脊髓内的兴奋性和抑制性神经元，并对其体积及空间分布进行了分析。通过EGFP标记的核糖体亚单位，他们鉴定了T7至T10脊髓节段中的大约37,304个兴奋性神经元和32,456个抑制性神经元。研究显示，兴奋性和抑制性神经元的体积分别集中于1475 μm³和1756 μm³左右，较小的神经元多位于脊髓背侧，较大的则在腹侧。

 

在使用T7和T10双侧半切SCI模型分析脊髓神经元肿胀情况时，研究者重点关注了兴奋性Vglut2神经元在急性（2天）、亚急性（14天）和慢性（35天）阶段的变化。结果表明，SCI后2天内神经元体积明显增大，而到了第14天，背侧区域的肿胀已开始减轻，35天后，神经元体积恢复到接近正常水平。进一步的分析揭示，神经元肿胀呈现特定的时空模式，从背侧逐渐向腹侧扩展，并在不同的脊髓区域持续不同的时间。

 

对于抑制性Vgat神经元的肿胀动态分析显示，这些神经元在损伤后2天内体积显著增加，但在14天和34天后恢复到接近正常水平。组织切片分析证实，抑制性神经元的肿胀仅限于急性期，并在两周内消退，这与兴奋性神经元的肿胀模式形成了鲜明对比。

 

研究还发现，SCI导致的兴奋性和抑制性神经元肿胀与神经元存活率有关。在损伤后2天，兴奋性Vglut2神经元的存活率为69.2%，抑制性Vgat神经元为66.1%；14天时，这两类神经元的存活率分别下降至60.6%和58.5%。到35天时，兴奋性神经元的存活率显著降低至42.3%，而抑制性神经元的数量相对稳定，导致抑制性神经元的数量超过了兴奋性神经元，E/I比率从1.2:1降至0.9:1。

 

虽然甘露醇能有效降低脊髓水分含量，但未能完全消除神经元肿胀。相比之下，NKCC1抑制剂布美他尼则在急性期显著减少了兴奋性Vglut2神经元的肿胀，并提高了存活率。即使在14至35天的延迟治疗情况下，布美他尼也能减少大体积（G3）神经元的肿胀，虽然它并未显著影响整体神经元体积。

 

布美他尼治疗不仅提高了神经元的存活率，还促进了运动功能的恢复。立即接受布美他尼治疗的小鼠表现出显著的运动功能改善，而延迟治疗虽然没有显著提高步态表现，但也增加了神经元的存活率。此外，长期的运动功能恢复在停止治疗后依然得以保持，表明布美他尼可能为脊髓损伤患者提供了治疗的新希望。

 

这项研究强调了脊髓损伤后兴奋性和抑制性神经元肿胀的不同时间模式，并展示了布美他尼作为一种NKCC1抑制剂，能够在减轻兴奋性神经元肿胀的同时，提高其存活率，从而改善运动功能恢复，其效果可持续至少四周。这为理解脊髓损伤的病理机制及提供新的治疗策略奠定了坚实的基础。