1、周围神经损伤再生与修复的研究进展 陈焱 肖志宏 邢廾谋 周围神经损伤后神经轴突连续性中断，神经纤维传导障 码导致感觉退化和自主功能丧失。神经元表型从传送者转换 为再生状态，激活负责神经元存活和轴突再生的相关基因表 达。临床上周围神经应尽叮能采取端-端吻合修复，如直接吻合 张力过大，神经移植是最常用的方法，但对供区损害却无法避 免。随着分子生物学及材料工程技术的进步，神经导管和生物 治疗在周围神经损伤修复巾变得越来越取要。本文主要对周围 神经损伤基础研究及临床应用的最新进展进行综述。 一神经再生的细胞分子生物学 1 神经再生的分子机制：神经损伤后，病变部位从轴突远 端与神经细胞断开连接。周围神经
2、切断后神经元胞体经历的一 系列变化，称为神经元反应，通过 W 豇 leh 曲变性在损伤平面以 远创建一个利于神经元轴突再生的傲环境 G 损伤导致的逆向 运输信号障碍癣内流以及受损端暴露于变性与炎性环境等 协同作用均刺激近端神经再生，但神经再生起始的信号仍未 被阐明 m。周围神经损伤能激话神经元自身生长，并克服髓鞘 再生相关抑制因素的影响圆。周围神经系统中在神经元自身 生长能力激活捉再生微环境、轴突导向因子和细胞黏附分子 的共同作用下，损伤的神经能成功再生。周围神经轴突的再生是复杂的，在神经损伤远侧残端和生 长相关的基因表达上调，这些基閃在再生的行为中很重要。出 人意料的是，几个基因都存在抑制再
3、生活动。一个例子是mN 一个抑止细胞生长的候选基因：通过 siRNA 来抑制 瞓和 UNC5H 或运用药理学激活剂和抑制剂多个通路可影响轴突再 生。许多对神经恢复的干预途径经过研究同样存在有待解决的 问题，我们归纳成表 1。 2离子通道在周围神经修复中的作用：周围神经损伤后 去髓鞘的神经便暴露出离子通道。现在认为神经传导功能受损 导致诱发痛觉过敏、感觉倒错等功能异常的病理现象与钾离子 通道受损引发的电位异常密不可分。Rasband等研究证实 有髓鞘神经纤维中对 4-AP 敏感的掣亚单位 Kv11、KvI 2 以 及胞浆 B 亚单位 Kv2 位于 j 此 tap。mnod 豇区域。基于这个解剖
4、定位关系一旦髓鞘受损，势必会影响钾离子通道功能进而引 起钾离子大量外溢，无法产生正常的复合动作电位，导致神经 传导功能受损。众多学者对此进行了相关研究，目前认为阻断 钾离子通道有助于恢复受损神经的传导功能。Sun 等研究发 现在周围神经损伤发生传导功能受损的关键是周围神经钾离 子通道暴露。当神经干受到大于阈值的刺激时候会产生动作电位，钠离子大量内流产生峰电位然后钾离子通道被激活，钾离 子大量内流。这个过程中钾离子通道主要分为两种：一种是快 钾离子通道 IA，其特点是能够快速被激活，也能够快速被抑 制：另外一种是慢钾离子通道 Idr，被激活起来较为缓慢，但是 在复极化的过程中作用持续存在。现在普
5、遍认为 4-AP 是一种 快钾离子通道抑制剂，并且能够快速恢复受损脊索的神经传导 功能。防止因髓鞘破坏引起的神经冲动向周围扩散，从而加强 受损伤神经传导并恢复神经损伤造成的神经细胞轴突的功能 损坏。该机制使得早期提高或恢复神经传导，缓解神经损伤导 致的长期疼痛成为可能。 二、周围神经损伤的临床评价 1损伤机制：评估患者周围神经损伤，首先应确定损伤的 机制。挤压伤能产生多种组织复合损伤，往往会导致严重的失 神经支配。穿透伤可导致部分或完全性神经损伤，枪弹相关的 详细检查以确定神经再生潜力。扭曲、牵引型损伤可致神经卡 压和牵拉，导致神经及轴索断裂。对于闭合性骨折导致神经 损伤常自行恢复，大多数患者
6、无需手术干预，可保守治疗。 2辅助检查对神经损伤程度的评估：一旦神经损伤发生 肌肉变性的程度无法确定，直到 Wahan 变性完成。此过程 可能需要长达 4 周。电生理研究可以区分慢性与急性损伤它 们还可以帮助确定受影响的神经纤维的类型并映射神经的 恢复。肌电图显示的低动作电位的增加提供了有价值的信息 。感觉运动功能逐渐恢复的临床或电学证据，是值得进一步 观察评估的，因为自主恢复通常发生在头几个月内。超声和 MR也是周围神经损伤最常用的影像学检查。超声波廉价安 全最近已较为普遍的在诊断神经损伤中使用。一项前瞻性研 究利用高分辨率超声评价 26 例运动或感觉周围神经缺损，这 些患者均进行了手术探查
7、和超声诊断，然后用神经学检查和术 中所见进行对比。超声检查在如轴索肿胀、神经瘤的形成等提 供了可靠的神经损伤的可视化，部分与术中所见高度相关例。然而，在广泛水肿和或肥胖的患者使用超声波诊断是非常 具有挑战性的可能限制诊断的准确性。MRI 可为诊断和手术 计划提供有用的信息。Gmnt 等 m 表明，MRI 可提供束状模式 的分辨率，并能证明神经性水肿。周围神经损伤后，盟 WI 信号 增高是其主要改变，但这种改变有时比较细微，对神经恢复情 况的追踪随访难以作出客观评价不利十评价预后及功能恢复 情况。为弥补单纯的信号强度评价的不足，国外学者多采取定 量测量损伤神经的叨、吔弛豫吋间来评价神经损伤及损伤
8、后 的恢复。BeauIicu 等发现，损伤后神经信号增高，且神经信号 的增高主要与 W 扭 ehan 变性有关。dmbina 等 m 报道脱髓鞘导 致叽、盟驰豫时间延长。 Dose 等 m 栅究动物活体和体外坐骨 神经挤压伤不同时期的牝驰豫时间损伤神经水分的增加和 髓磷脂分解导致了 的延长。Stamsz 在神经切割伤和挤压伤 后第 1、2 、3、4、6 周测量了叭及2，发现神经损伤后，神经的脱 髓鞘、炎症反应及轴突损失引起、巴值升高。Cu 血 D 等在 周围神经挤压伤中，分别于损伤后第 7、14 、30、70 天测量啞值 损伤神经盟值的高峰时间出现在损伤后第 14 天，至第 70 天 盟恢复但
9、仍高于正常。张德春等 m发现在臂丛损伤中 MRI 可 表现为创伤性脊膜囊肿、脊髓偏移、脊神经前后根缺失和“黑 线征” ，其敏感性为 957 恥。虽然Ml 对于明确神经损伤的程度 提供了越来越多的帮助，但是目前的临床研究关于 MRI 与肌电 图相比较M 田比肌电图敏感性差m 三阔围神经损伤临床修复的常用方法和策略 1 外科修复：无张力缝合修复仍然是神经损伤的首选治疗 方案。神经直接修复的适应证是神经断缘整齐，并且几乎无明显 缺损。为了更好的恢复，神经修复时的正确对位和无张力吻合 是非常重要的。新的显微外科技术和仪器的发展推动周围神经 分组束的修复。这种技术类似于外膜修复，但需婴打开神经外 膜对束
10、膜进行更精确的一对一的吻合。这种力法试图使轴突更 精确的再生，但带来的是更多的剁离和潜在的软組织的破坏。 但是对于运动和感觉的混合神经，如止小或尺神经及坐骨神 经，仍建议行束问修复。通常对丁缺揦犬下 25cm 的建议行神 经移植术。如果缺损较大或组织修复的质撳差：应当选搽利脷时，端侧吻合是一种选择的方式，受伤神经的远端部分可被端 侧缝合到相邻的神经。在行端侧缝合时采用对供神经干外膜开 窗的方式，进行束膜缝合而不应进行外膜缝合。通过侧支轴突 发芽使神经再生，进而使受损神经支配区域感觉和运动功能得 到恢复。神经端侧缝合必须考虑 3 个因素：供体神经的轴突 发芽的诱导机制。 轴突发芽突破不同的外膜、
11、束膜、内膜的能 力，及重新支配受体神经的能力。功能的可塑性和单纯运动 神经元的行为重新调整，并最终形成新的运动单位的能力。在 周围神经远端毁损无法修复时直接把近端神经断缘埋藏在肌 腹内也是一种备用的方法，这种治疗功能的恢复是最差的，但 直接修复和或重建不可能时它仍是一个选项。在修复神经时 除了传统的缝合修复外纤维蛋白胶被认为可作为一种辅助或 替代的修复方式，它快速并且易于操作。研究表明，纤维蛋 白胶的临床恢复效果相当于缝合修复，并且可以提高吻合 n 神 经的耐张力程度。2神经移植术：神经移植术包括自体移植、异体移植、异种 移植等 L自体神经移植能提供轴突生长所需的神经生长因 子，免疫排斥反应小
12、，被视为周围神经缺损修复的“ 金标准”。 临床上移植神经长度应大于缺损长度的 10 饧20 畅，并且神经 移植床的质量是决定神经移植是否有效的关键因素。但对于粗 大长段的周围神经缺损如臂丛损伤，存在供体神经支配区水 久性失神经功能障碍、供移植神经来源局限、受体区神经瘤形 成等缺点，无法满足临床需要。异体及异种细胞移植：与自体 移植的原理相同，异体神经移楨提供了神经再生框架，但是面 临免疫排斥反应、移植成功率低、感染、肿瘤形成等风险。动物 模型实验研究已经证实通过冷冻或放射辐照等方法去细胞异 种移植技术可减低免疫排斥反应，提高移植神经的再生。R 町 等 m 发现小鼠模型中冷冻保存 4 周，可以大
13、幅度减少移植神 经免疫原性。丁晓珩等间使用去细胞同种异体神经修复 10- 20mm 指固有神经缺损，未发现排斥或毒性反应神经功能恢 复良好。以往大多数研究都集中在感觉神经恢复成功的报道， 新近的一项研究是自体移植、同种异体移植和胶原导管在大鼠 坐骨神经缺损修复中的对比，发现在 16 周时运动及等长肌力 恢复方面自体移植优于同种异体移植，同种异体移植和自体移 椬均优于胶原导管。尽管实验研究结果取得了一些进展但 是在令人欣喜的研究结果公布之前对于较大的周围神经缺损 仍建议使用自体移植。3 神经导管修复术：无张力修补是周围神经损伤后感觉运 动功能成功恢复的一个主要因素，自体神经移植术为节段性缺 损修
14、复的金标推。然而，自体移植对供区仍存在或多或少的 影响，多个手术部位及多处神经吻合 U 增加了手术时间及恢复 时间。因此，寻找自体神经的替代品成为了一直研究的方向。 l 生物衍生材料：多种生物衍生材料可用于桥接神经 导管，包括静脉、动脉、肌腱管、羊膜管、脐带血管、硬脊膜、小 肠轴膜下层、骨骼肌桥接体等。使用它们的主要理论依据是， 这些组织都含有基底膜，与许旺细胞基底膜相似，为许旺细胞 的迁人提供了有利环境；同时基底膜更是天然的半通透性材 料：内含黏连蛋白、纤维蛋白和胶原等促进轴突生长的成分，并 连产牛瘫痕，临床应用受到限制。对此，向其添加其他材料或 使用处理后的生物材料均可以取得更好的修复效果
15、。研究表 明动物实验中用去细胞动脉导管作为神经导管修复：2cm 的 周围神经缺损，手术后 4 个月组织学评估发现桥接部位轴突再 生能力强于对照组，能有效防止肌肉萎缩和足部溃疡的发生 进 步研究发现加人间充质千细胞的去细胞动脉导管组轴突 再生能力强于单纯动脉导管组。该技术免疫排斥反应低更加 符合神经生长的生理要求，有较好的轴突生长引导作用，应用 前景良好。 2 人工不可吸收导管：主要成分为二甲基硅氧烷聚合物 的医用硅胶，因其较佳的生理惰性、硬度、弹性和良好的塑形 性等，曾是最早和最广泛应用的神经导管材料。其他不可降解 材料，还有聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、丙烯睛鄄氯乙烯共 聚物等。这些材料所制
16、成的神经导管，虽然可以提供离断神经 良好的再生环境，在短距离的神经缺损中也有一定效果但因 其长期存在于人体，会引起局部炎症、慢性神经压迫等并发症 需要二次手术取出导管。现主要用于科学实验。 3 生物可吸收导管：生物可吸收神经导管的潜在优势包 括可吸收，无供区并发症，轴突定向生长能力强。目前由美国食 品和药物管理局 FDA 的批准使用的生物可吸收管道神经支 架包括 3 个主要类型。壳聚糠聚乙醇酸导管：壳聚糖在人体内可被降解为单糖 而完全吸收，并具有良好的生物相容性和可加工性，是制备神 经导管的良好材料。研究表明壳聚糖不仅与许旺细胞具有良 好的生物相容性，还可以结合细胞外黏附分子促进神经细胞 和血
17、管内皮细胞的生长，并可以抑制纤维化，避免形成瘢痕组 织具有预防粘连抑菌抗炎、抗肿瘤、促进伤口愈合的作用。 但壳聚糖在干燥状态下脆性较高，单纯应用时导管壁容易塌 陷，因此，人们尝试在壳聚糖的基础上复合其他材料进行改 进，如壳聚糖聚乙烯醉酸复合材料等通过添加各种可以促 神经再生的物质来协同修复神经损伤。在-项研究小 15 例患 者平均神经缺损约 17mm 接受聚乙醇酸导管神经重建手术 Makinn 。n 等间发现 5 例 33 恥有极好的感觉恢复8 例 53 呖 有良好的恢复2 例思者 14 嗎有不良或没有恢复。其得出的 结论是聚乙醇酸导管在用于缺损达 3cm 时的效果相当于经典 神经移植并且无供
18、区并发症产生。胶原蛋白导管：胶原是生 物体内结缔组织的主要支持蛋白主要成分为甘氨酸、脯氨 酸、丙氨酸等氨基酸，是重要的细胞外基质，具有较高的生物学 活性，其纤维状的结构有利于细胞的黏附、增殖和分化。纯化的 胶原抗原性很低，经酶作用后更显著降低。然而，胶原降解快 机械强度差，应用前需对其性质进行改变。物理交联方法如： 热交联、紫外光照射、掣射线照射生物相容性好，但交联度较 差；化学交联方法能有效地提高胶原的交联度和机械性能但 会引人有毒的交联剂而导致不良反应发生。目前已发现数种类 型的胶原其中 1 型胶原来源广泛，易分离纯化，且性能优良 被广泛用于生物材料。由 1 型牛胶原制备的神经导管已经商品
19、 化并应用于临床，UhmeVer 等利用胶原蛋白管道修复指神 经平均缺损 127mm 研究为期 1 年75的患者得到了良好的 恢复。蚕丝在医学领域长期作为外科缝线的材料丝素蛋白是与人体角质及胶原组成结构相似。研究表明。丝崇具有良好的 吸水性和成膜性，在高湿状态下也可保持良好的形态及柔韧 性，且丝素上带正电的精氨酸易于吸附细胞。多孔丝素导管被 认为是修复神经缺损的良好材料。从人体毛发、指甲等提取出的 角蛋白和其他蛋白，也被用作是临床修复神经缺损所用导管的 新材料。己内酯导管：聚 DL-丙交酯-E-己内酯是另一种可 用下桥接神经缺损的生物可吸收导管。最初的效果是在大鼠坐 骨神经损伤模型上证明的，并
20、且导管在 1 年内完全降解。 Shin 等间在使用自体移植 内酯、胶原蛋白和聚乙醇酸管对坐骨 神经缺损 10mm 的大鼠修复模型评价运动功能恢复发现动 作电位、肌肉重量、形态计量学和等长收缩力测量时己内酯导 管和自体移植修复在运动功能恢复是等效的。 4 组织工程神经导管：就目前的研究来看，没有一种单 一成分的导管能够完仝满足神经重建时既提供其再生的桥梁 管道，又创造良好的神经再生微环境，发挥神经营养因子趋化 作用的要求。考虑到体内神经及其细胞外基质成分的复杂性 可以确定多种成分有机结合的复合材料才是未来的发展方向。 周围神经损伤修复随着组织工程神经导管的应用，近年来取得 了快速的发展。组织工程
21、周围神经移植物的三要素：支架材料、 种子细胞、相关因子等的研究都取得了长足的进步。人工合成 材料构建可人为地改变材料组成、结构及各成分含量，有特定 的二维结构支架从而获得较适宜的力学性质、降解率、孔隙率、 渗透率和表面形状，可接纳再生轴突长人，对轴突起机械引导 作用。并可以引人神经营养因子和干细胞至导管腔内形成复 合的神经导管满足不同类型神经损伤的需要。目前的实验已 经表明，组织工程神经导管对修复超过 4cm 长的缺损是有效 的。这些结果被认为是唯一可能与自体神经移植相媲美的。因 此，组织工程神经导管是未来替代自体神经移植的可行的途 径。4 基囚治疗：是通过基因工程和细胞生物学技术，将外源 性
22、治疗基因导人患者体内发挥作用，从而促进神经再生修复。 基因治疗的方法包括直接法和间接法。直接法是指将含外源基 因的重组病毒、脂质体或裸露的 DNA 直接导人体内，不需要中 介细胞的参与，操作简便，更接近于临床。但这类方法尚不成 熟，存在疗效短、免疫排斥及安全性等问题。间接法指将外源基 因克隆至一个合适的载体，首先导人体外培养的自体或异体细 胞，经筛选后将能表达外源基因的受体细胞重新输回受试者体 内。间接法比较经典、安全，而且效果较易控制，但是步骤多， 技术复杂、难度大。应用于基因治疗的转移载体包括病毒载体 和非病毒载体两大类，目前以病毒载体为主，包括腺病毒 AdY、 单纯疱疹病毒 HSV、腺相
23、关病毒 AAV、反转录病毒 RV 等。 虽然目前基因治疗仍集中在实验室研究，但已取得了较大进 展。如：介导许旺细胞内神经营养因子持续高表达，促进再生轴 突跨越吻合口；引导再生感觉神经元的正确通路形成，促进运 动轴突再生；转染带有肌营养基因的载体，以减轻因神经损伤 导致的效应肌肉失神经性萎缩等。 四、展望 周围神经损伤往往会导致严重残疾。虽然通过基础研究的法实行标准化修复时，导管、嫁接和生物制剂可以提高修复的 效果，神经和肌腱转移也提供了修复损伤的补充手段。在如此 多的细胞分子及基因千预途径和外科修复手段中选择适当的 个休化治疗仍然是一个具有挑战性的问题。我们相信生物工 程、移植和手术技术在未来的进步将为周围神经损伤修复带来 更佳的选择方案。
