应用神经导管治疗周围神经损伤的研究进展

张 飞(综述)，武忠炎(审校)

(新疆医科大学第五附属医院骨外科，乌鲁木齐 830054)

周围神经损伤是临床常见损伤，其广泛存在于车祸、工作及日常生活中，在创伤患者中发生率为1.5%～2.8%[1]。而周围神经损伤后的修复、再生和功能恢复一直是神经等相关科学研究的重点，目前临床上主要采用自体神经移植的方法进行修复。但自体神经移植会造成供体功能丧失，且修复长度受限，可能形成神经瘤,大小难以匹配等，这些缺点都限制了它在临床中的应用，而其他方法(如异体移植)不可避免地带来免疫排斥反应，因此组织工程对周围神经再生的研究已成为当前的热点。其核心是建立由生物材料和种子细胞构成的三维神经导管。

1 神经导管的优点及制作材料

神经导管由天然或人工合成材料构成，其作用是桥接损伤神经的两端，并可提供良好的微环境，可引导轴突近中端再生及趋化性生长。当然它还有其他优点：①神经导管可制成与断裂神经相匹配的内径和长度；②可防止周围组织的长入，及减少神经瘤的发生；③无需切取自体神经，防止供区功能受损；④维持住促进轴突趋化性生长因子和细胞(如施万细胞、神经营养因子等)；⑤技术简便易行。用于制作神经导管的材料主要包括：生物活性材料、不可吸收性材料、可吸收性材料等。

1.1生物活性材料 生物活性材料主要有静脉、动脉、去钙的骨导管、骨骼肌、羊膜、小肠黏膜下层等，这些生物源性导管组织相容性好，毒性反应低，可以成功修复较短的神经缺损。Mohammadi等[2]研究表明，自体静脉中加入倍他米松可以用于修复周围神经缺损，并且获得了很好的效果。还有文献报道，用胎盘膜作神经再生桥接物，取得较好效果，胎盘膜具有排异性小、可吸收、含有Ⅰ型、Ⅳ型胶元等特点，并能制成各种规格储存备用，应用十分方便[3]。Hu等[4]报道,应用特殊方法获取的化学去细胞同种异体神经可有效降低其免疫原性,对于修复兔的面部神经缺损具有可行性。但是它们都有不同的缺点，有的易与周围组织粘连而使导管不通畅，有的易被机体吸收，有的机械性能差，导管易塌陷等。

1.2不可降解材料 人工合成的不可降解材料主要有硅胶管、聚酯纤维等。国外文献报道，用多孔硅胶管修复大鼠坐骨神经缺损，术后6周显示术区神经再生良好；因此认为多孔硅胶管结构有利于神经生长及局部营养物质的代谢，并可降低神经吻合口的剪切力，从而促进神经再生[5]。硅胶由于其惰性和弹性是较早应用于研究的合成材料，植入体内异物反应较小，管壁不易出现变形及避免神经瘤的发生。因此，硅胶管是过去最常使用的神经导管之一。但是，由于其不可吸收性，遗留在患者体内会造成慢性神经卡压、周围组织炎症、纤维变性等后遗症，需二次手术去除。目前主要用于实验室研究，以阐明神经再生的时序和机制，而临床应用受到极大限制。

1.3可吸收性材料 可吸收性材料主要包括天然的胶原，水凝胶等[6-7]，及人工合成的聚乳酸、聚乙醇酸，是目前广泛应用的生物材料，在神经再生完成后可被机体降解吸收，克服了不可吸收性材料的缺点，无需再次手术。另外一些材料，如几丁质(Chitin)[8]同样可促进神经再生。因为壳聚糖是几丁质的部分或全部脱乙酰基产物，降解产物是糖单体。因此，有学者详细地研究了壳聚糖，作为神经导管材料，其广泛存在于甲壳纲动物的外壳中，可在体内自行降解，具有良好的生物相容性[9]。壳聚糖还能抑制成纤维细胞生长及减少瘢痕的形成，并能促进内皮细胞生长，因此壳聚糖是一种良好的神经修复材料[10]。当然，目前对于神经导管的研究已经不能局限于单一物质，而改良后的壳聚糖也已经得到广泛的研究，并取得了良好的效果[11-13]。聚乳酸、聚羟基乙酸的应用则有效地提高了神经再生的成功率，具有良好的生物相容性。但这些物质可控性等缺点也显而易见：如何控制其降解速度，一旦再生过程完成，就可快速地降解吸收；材料缺乏一定的弹性和厚度，导致不易与神经外膜缝合等。

2 常用的种子细胞

2.1施万细胞 该细胞是神经细胞周围的重要组成细胞，对于神经细胞(包括包体本身、树突、轴突)的再生有重要的作用。经培养和纯化后的施万细胞可以在导管内形成有序的类似于Bungner带样分布，并且能够分泌多种神经营养因子，从而支持引导轴突的再生。可以联合神经导管有效地治疗周围神经的损伤[14]。还有文献报道，神经损伤后，施万细胞大量增生，且分泌神经营养因子，可以将正常神经从抑制神经再生转变为促神经再生，从而引导近端神经纤维向远端生长[15-16]，这也从另外一方面说明施万细胞有促进神经再生的作用。最新治疗外周神经损伤的方法已经不局限于在神经导管中单纯加入施万细胞，而是往往加入一些其他辅助措施，如电刺激，它是一种很有前途的治疗方法，适当的电刺激可增强施万细胞的功能，促使其释放神经营养因子，引导和促进轴突的生长[17]。另外，还有学者将富血小板血浆胶体与施万细胞混合制成种子细胞植入可吸收导管内，结果表明,这种混合的种子细胞可以有效地促进周围神经的再生[18]。可以想象在众多被研究的种子细胞中施万细胞是重要的组成部分。

2.2神经干细胞 神经干细胞具有自我增殖和多向分化潜能，能分化为神经元、胶质细胞等。它具有一定的迁移能力，能到达损伤或疾病部位并产生新细胞，而且神经干细胞来源广泛，易于分离培养，对供体损伤小，体外增殖能力强。此外，由于神经干细胞通常取材于患者自身，可以较好地解决其他类型的异体干细胞难以回避的个体排斥问题。Murakami等[19]研究表明，来源于胎鼠海马的神经干细胞经特殊处理后可分化为施万细胞样支持细胞，将其植入套接的坐骨神经断端硅管内，可促进受损神经的形态和功能的恢复，虽然施万细胞样支持细胞只占4.3%左右，但正是这些细胞在促进轴突再生方面发挥着重要作用。上述研究提示，这些神经干细胞可以通过改善神经再生的微环境来促进神经再生和功能恢复。

2.3胚胎干细胞 胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)是从动物早期胚胎内细胞团分离出来的原始、高度未分化细胞，具有多能性，可分化为神经前体细胞及运动神经元等。有学者利用Mash1基因导入ESCs后不表达Nogo受体的特点，将此细胞移植入大鼠脊髓损伤模型后，通过绿色荧光蛋白标记细胞从而观察到ESCs能显著促进轴突的生长，电生理检测发现大鼠下肢的运动功能有明显改善[20]。Harper等[21]研究发现，胚胎干细胞可以分化为脊髓运动神经元，而分化成的神经元可以伸出长的轴突与共培养的成肌细胞形成神经肌接头，并使肌细胞收缩；且在双丁酰环磷腺的作用下，其轴突可伸至腹根。而诱导的胚胎干细胞联合神经导管更是当前治疗周围神经损伤的一种潜在的治疗方法，并取得了良好地试验效果[22]。目前由于ESCs进行临床治疗时必须取自人类胚胎，来源很有限，且有不可回避的伦理学等问题。故胚胎干细胞的临床应用还需克服许多障碍。

2.4骨髓基质干细胞 骨髓基质干细胞是骨髓内除造血干细胞外的非造血干细胞，又称为骨髓间充质干细胞，是另一类干细胞，其具有增殖及双向分化功能。在特定条件的诱导下，不仅能够分化成为软骨细胞、肌腱细胞、骨细胞、脂肪细胞等，而且能分化为外胚层神经细胞、胶质细胞等。它已经广泛用于研究周围神经的再生并取得了不错的效果。Frattini等[23]通过制造动物坐骨神经缺损的模型，最后分析了运动功能根据坐骨神经的功能指数等数据。研究结果表明,利用聚已内酯管充填骨髓间充质干细胞是一个很好的策略,对于提高小鼠周围神经损伤后的功能非常有效。还有研究报道，脑微血管内皮细胞及其诱导分化生成的神经样细胞可以在聚乳酸-羟基乙酸共聚物形成的导管内生长良好，因此两者复合后可以用来修复神经缺损，为临床治疗脊髓损伤及糖尿病晚期膀胱功能障碍的患者提供一种新的治疗途径和方法[24]。还有些学者通过研究认为，干细胞治疗坐骨神经损伤的方法在未来几年将成为一种常规的治疗方法，尤其是骨髓间充质干细胞[25]。故骨髓间充质干细胞移植入损伤神经后可促进损伤神经的修复，将是一种很有前途的种子细胞。

总之，在得不到足够的自体神经和施万细胞修复神经缺损的情况下，中枢来源的干细胞可以用来构建组织工程的神经导管，它们具有增殖快、可分化为施万细胞样细胞及免疫原性低等特点，这些都有利于周围神经的再生与修复。

3 结 语

尽管“人工神经”支架，种子细胞和促神经生长物质等相关研究已取得一定进展，但是目前的研究还不能令人满意。而且，组织工程化人工神经的研究在国内外还处于初级阶段，许多关键问题尚需细胞学、材料学、临床医学等专家联合攻关解决。随着分子生物学及基因转染技术等相关专业学科的发展，相信在不远的将来，一定能研究出一种理想的神经导管来治疗周围神经损伤，最终广泛应用于临床。

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