周围神经损伤修复的研究进展

彭徐云， 陶冶

（1. 宣城职业技术学院医护学院， 安徽 宣城242000； 2. 中国科技大学生命科学院）

周围神经是大脑和脊髓之外的神经。 周围神经疾病有100 多种， 它们可以影响一个神经或多个神经。 周围神经损伤（PNI） 是临床上最常见的疾病之一。 每年每10 万人中约有13 ～23 人罹患PNI［1］， 伤后的感觉和运动障碍导致的神经痛和瘫痪对患者生活质量造成严重影响。 目前的神经修复方法有一定的缓解患肢功能的作用， 但仍存在不同程度的后遗症， 因此， 选择合适的治疗方法仍然是一个具有挑战性的问题， 在方法和结果上有很大的差异。 直接无张力的端到端修复可以实现可预测的结果。 对于神经内部损伤， 当神经末端没有张力不能接近时， 自体神经移植是首选的重建方法［2］。 神经修复的发展仍是一个重要的研究领域， 未来神经再生和修复领域的临床发展可能会改善患者的预后。

1 周围神经解剖

周围神经包括12 对脑神经和31 对脊神经， 由感觉神经元、 运动神经元、 中间神经元组成。 神经元包括胞体和突起（即轴突、 树突）， 轴突被神经膜和／或髓鞘包裹形成神经纤维， 其髓鞘是施万细胞的突起包绕神经元轴突形成， 施万细胞能分泌神经生长因子， 能帮助神经纤维的再生修复［3］。根据有无髓鞘分为有髓神经纤维和无髓神经纤维，髓鞘上每隔一段有间断， 称之为郎飞结， 有髓神经纤维的神经冲动传导就是从一个郎飞结跳跃至下一个郎飞结， 呈跳跃式传导。 无髓神经纤维以局部电流形式传导， 所以有髓神经纤维较无髓神经纤维传导速度更快。 神经纤维被疏松结缔组织构成神经内膜包裹， 而后多根神经纤维组合被神经束膜包裹形成神经束， 神经束沿神经全长反复组和分离， 形成复杂丛样结构。 多条神经束组合与外面包裹一层由疏松结缔组织构成的神经外膜构成神经［4］。 周围神经有两套血管系统： 外来系统， 即局部营养血管和神经外膜血管； 内在系统，即神经内膜内纵行走向的毛细血管网。 在PNI 的修复中， 了解神经束、 血管的位置， 对神经的再生、 功能恢复有一定意义。

2 PNI 分类、 分度

神经功能的的正常运行依赖于神经结构的完整性。 在美国有2 000 万PNI 患者［5］。 在中国PNI的发病率也在不断升高， 预后不佳。 患者多表现为相应神经的感觉运动功能障碍、 顽固性神经痛和肌肉萎缩， 瘫痪更是对患者生理心理造成巨大创伤。 目前PNI 主要有以下几种类型： （1） 与拉伸有关， 是最常见损伤类型［6］。 周围神经天生具有弹性， 但如其拉伸力大于本身收缩力就会导致神经损伤， 若超过足够的拉伸力甚至可使神经撕裂甚至离断， 如产伤引起的臂丛神经损伤。 （2）刀割伤（包括30%严重割伤）， 如电锯伤、 玻璃割伤是导致神经离断伤另一常见类型， 在神经损伤的研究模型中多为此类。 （3） 压缩伤， 如骨折脱位神经损伤， 这些损伤主要是神经受压和包埋神经病变， 一般不涉及神经撕裂和离断。 （4） 其他：缺血性、 医源性、 火器伤、 烧伤等。

澳大利亚学者Sunderland［5］分类描述了5 种不同程度的PNI 的病理组织学和预后： 一级损伤相当于神经失用， 在轴突完整性方面没有损失； 二级损伤描述完整的神经管内轴突损伤， 允许神经管内重新生长； 在三级损伤中， 神经内膜管受损，由此产生的神经再支配与原发神经不完全相同，可能导致瘢痕内纤维瘤、 轴突内不熟悉的神经内膜管生长和肿胀； 在四级损伤中， 只有神经外膜仍然完好无损， 而且除了神经内膜损伤外， 还有肌束间生长、 紊乱和纤维性阻滞经常发生， 需要手术切除和重建； 五级损伤损害神经干。

3 PNI 的病理生理

PNI 发生后神经元的轴突和胞体会出现变性，其中轴突的瓦勒氏变性起主导作用［7］。 这种变性开始于病后的1 ～2 d， 持续7 ～14 d， 主要发生在离断的远端神经轴突， 在神经离断后由于蛋白酶和神经代谢资源被分离， 神经远端轴突开始退化然后坏死， 无法传递神经冲动， 几天内轴突完全破碎消失［8］。 髓鞘破坏较慢， 逐渐变为磷脂颗粒，髓鞘病变导致神经传导减慢或阻断（传导阻滞）。瓦勒氏变性结束后， 施万细胞在远端的神经内膜内形成Bungner 带， 促进和引导新生的轴芽［9］通过损伤部位顺利进入远端神经内膜管吞噬细胞， 如巨噬细胞和施万细胞， 清除髓鞘和轴突碎片。 除了清除磷脂碎片， 巨噬细胞和施万细胞还产生细胞因子（IL-6）， 增强轴突生长［10］。 清除碎片后，轴突芽再生开始于近端残端并继续向远端残端生长， 施万细胞有助于引导轴突向远端目标生长。轴突的生长速度大约1 mm／d， 所以神经缺损较大， 其再生时间较长， 部分甚至无法长入远端髓鞘， 而在断端形成假性神经瘤。 即使完全长入也可能出现神经束支对位偏差从而造成运动感觉功能无法恢复正常［10］。 而相比中枢神经系统， 周围神经系统的再生能力较好。

4 PNI 的临床修复方法

随着周围神经修复再生研究的深入， 世界范围内的神经修复研究已经取得了很大进步［11］。 精细的显微外科技术、 周围神经地形学的进步以及对神经损伤的病理生理学和分子基础的深入了解，都使转化神经生理学领域发生了决定性的飞跃［12］。神经修复、 神经移植和神经转移都有了显著的改善， 神经功能及预后也得到了持续改善［12］。 在扎实的临床实践中， 一些外科技术策略已经被引入，如端对端神经吻合术、 人造神经套管术、 神经移植术、 组织工程材料、 基因工程材料［13］、 中医康复技术［14］等。

4.1 手术治疗

4.1.1 神经松懈术 包括神经外膜和神经内膜松懈术， 主要是神经受压、 瘢痕形成等。 游离显露神经后， 将神经外膜或神经内膜上的疤痕组织分离切除， 注意保护周围血管［15］， 以解除神经受压，便于神经修复。

4.1.2 神经移位术 将神经位置改变， 如由深层移到浅层， 适用于神经长度相对不够而结构相对完整的患者［15］。 Lui［16］描述了一种内镜下辅助的尺神经前皮下移位术， 即通过内镜释放深筋膜、支撑架、 肌间隔， 并将尺神经开放释放并调动至肘管隧道远端， 使得肘部水平的尺神经得到充分的减压。

4.1.3 神经外膜缝合术 仅缝合神经外膜以保持神经结构的连续性， 不缝合神经质， 此手术方式相对简单， 缝合时间较短， 对神经、 血管的损伤小。 既往研究表明， 神经外膜缝合术是神经修复的常用方式之一［17］。

4.1.4 神经束膜缝合术 1917 年由Langleg 最先提出， 直到1964 年Smith 才用于临床［18］。 该手术需在显微镜下操作， 分离神经束， 切除两断端约1 cm外膜， 清除疤痕， 用缝线无张力缝合两神经束支， 该缝合法在分离神经时容易造成神经损伤，神经对位时也可能出现神经对位错误， 且神经束直径小， 对术者的缝合技术要求较高， 缝合时间相对延长， 所以该缝合方法较外膜缝合法在效果上并未提高。 刘耿等［19］在研究80 例尺神经损伤患者中分别采用神经外膜缝合术和神经束膜缝合术，发现虽然束膜缝合后神经传导速度、 波幅较好，但对设备、 手术操作要求高， 而外膜缝合操作相对简单， 血管保护较好， 利于神经修复， 对技术和设备不够的基层医院更优。

4.1.5 神经外膜束膜缝合术 在显微镜下， 分离两端神经外膜， 显露神经束。 将一段神经外膜及一段神经束膜缝至另一段的神经束膜和外膜。 神经中间部分做间断束膜缝合。 邓永上等［20］在研究128 例断肢再植的PNI 患者中， 分别采用神经外膜缝合术和神经外膜束膜缝合术， 发现神经外膜束膜缝合术在手指功能恢复时间上明显低于神经外膜缝合术， 说明神经外膜束膜缝合术在修复断肢再植的PNI 中效果显著， 具有较高临床意义。

4.1.6 神经端端缝合法和神经端侧缝合法 主要适用于神经缺损无法行无张力神经缝合时。 神经端端缝合将受体神经断端和供体神经断端缝合，神经端侧缝合则为受体神经断端和供体神经侧方缝合。 Tateshita 等［21］在研究神经端端缝合和神经端侧缝合在面神经损伤修复实验中发现， 大直径神经端对小直径神经（缝合神经直径比2 ∶1） 的端对端缝合， 在神经缝合后6 周， 再生轴的数量和再生率均显著高于端侧缝合， 然而， 2 组在12周时没有显著差异； 在6 周或12 周时轴突直径也没有差异， 尽管端端缝合和端侧缝合在12 周时出现了等效的轴突再生， 但端端缝合的再生可能会减少目标器官肌肉萎缩， 因此， 在将粗神经与细神经缝合时， 端对端缝合可能更理想。 既往研究表明， 端端吻合术是周围神经修复的金标准［22］。

4.1.7 神经移植术和神经导管 当PNI＞2.5 cm时， 传统神经缝合方法已经无法吻合， 就需要行神经移植术。 其可分为自体神经移植和异体神经移植， 自体神经移植是连接回缩的神经末梢和末端器官之间的间隙。 理想情况下， 每一个再生轴突都与之前连接的相同类型的末端器官相匹配，从而恢复完整的功能。 然而， 这通常是不可能的，即使是显微外科技术， 因为感觉和运动神经元大量丢失， 感觉和运动纤维不匹配， 以及目标器官位置变化， 所以即使自体神经移植被认为是修复神经的最有效的方法， 移植物中再生的有髓神经纤维数、 髓鞘厚度、 轴突直径等均较常规方法显著升高［23］， 但它有一个主要的缺陷， 即需要破坏健康神经［24］， 在供体造成神经功能损害， 受体也可能造成神经大小、 束支错配等问题。 异体神经移植主要问题是免疫排斥反应［25］， 如何去除供体免疫原性， 成为学者研究的热点。 方法有各种物理、 化学方法， 如低温冷冻、 X 线放射、 化学试剂去细胞等方法以去除免疫原性， 利于神经修复再生［26］。 为加强神经再生效果， 很多学者尝试运用小间隙套接吻合术修复神经损伤， 即采用神经导管在神经损伤的近端和远端桥接， 构成一个密闭的有利于神经修复的微环境。 构成神经导管的材料有自体材料神经导管和生物材料神经导管。自体导管如动脉、 静脉、 软组织（肌肉、 肌腱）等， 静脉导管是目前最受欢迎的神经导管， 众多实验证明静脉导管在神经的传导速度、 神经束的排列等方面具有优势， 但是静脉管壁薄， 容易塌陷， 支撑效果欠缺［27］。 动脉导管虽然在厚度弹性方面较静脉导管好， 对动物模型很有价值， 但无法应用于临床［28］。 生物材料导管如I 型胶原、 壳聚糖、 聚乙醇酸、 聚己内酯、 乳酸－羟基乙酸共聚物、 纳米材料等， 从最初的不可降解材料发展为可降解材料， 大分子材料发展为小分子的纳米材料， 神经导管的发展为神经修复提供了适宜的微环境， 也为神经修复提供了思路。

4.2 非手术治疗

4.2.1 神经生长因子（NGF） NGF 对周围和中枢神经系统神经细胞的存活、 生长和分化具有许多重要的调节功能［29］。 在神经再生过程中， 有很多神经相关细胞因子参与调节轴突的出芽、 延长以及与相应靶器官建立突触关系。 研究人员将外源性神经调节蛋白（Neuregulin－1） 导入大鼠坐骨神经切断模型， 发现Neuregulin－1 能加快轴突的生长， 促进神经运动、 感觉功能的恢复， 增加损伤部位神经纤维丝、 GAP－43、 S－100 等蛋白的表达［30］。 另有研究显示， 给予外源性的NGF、 胰岛素样生长因子－1 （IGF－1）、 血管内皮生长因子（VEGF） 等均能促进神经再生和功能的改善［31］。4.2.2 组织工程 构建组织工程材料的三个关键点是生物支架材料、 种子细胞和各种生长因子。了解神经损伤的类型、 支架的构建和修复过程是治疗PNI 和促进神经再生的必要条件［32］。 各种生物材料被用于构建神经支架［33］。 合成聚合物（如硅胶、 聚羟基乙酸和聚乳酸－乙醇酸共聚物） 和天然材料（如壳聚糖、 丝素蛋白、 细胞外基质成分）通常用于构建神经支架。 许多其他材料， 包括细胞外基质、 玻璃纤维、 陶瓷和金属材料， 也被用于构建神经支架。 这些生物材料被制成特殊的结构和表面特征［33］。 在神经支架中植入支持细胞和／或加入NGF， 可进一步改善修复效果［33］。 初步研究表明， 这些神经支架的临床应用能够实现满意的功能恢复。 因此， 组织工程神经移植为自体神经移植提供了一个很好的替代方案， 是神经组织工程中一个很有前途的前沿［33］。

4.2.3 基因工程 也称基因拼接或基因重组技术， 以微生物学和分子生物学为基础。 将患病基因剔除， 将正常功能基因通过体外重组导入体内，使其在体内复制、 转录和表达， 翻译组装优质蛋白或抑制体内某些基因的过度表达， 从而达到治疗疾病目的［25］。 白钢等［34］用NT－3－HUMSCs 联合基因沉默SOCS3 治疗SD 大鼠脊髓损伤， 发现可以促进损伤神经再生修复。 王依龄等［35］报道， 低氧诱导因子1α （HIF-1α） 可以促进损伤神经元的VEGF、 促红细胞生成素、 热激蛋白的表达， 发挥促进神经再生营养因子产生和抗细胞凋亡的作用，在PNI 的神经修复中发挥重要作用。 多名学者研究发现基因治疗能够提高神经修复的效果。 但目前该技术还存在很多问题， 如目的基因在宿主体内的稳定表达， 目的基因的选择等［36］， 还涉及多基因联合治疗以及伦理等问题。

4.2.4 其他 随着人工神经材料和设计的不断改革和创新， 各种相关辅助技术得到了发展。 针灸、中药、 干细胞移植、 脉冲电磁场［37］等都有报道在神经修复中起到积极作用。

5 PNI 再生修复效果

神经修复的主要目标是通过引导感觉神经、运动神经和自主神经轴突再生到远端神经的环境中， 并在缝合线上减少纤维损失， 从而使目标器官的神经再生成为可能［38］。 在预测周围神经修复的结果时需要考虑很多因素， 包括： 神经损伤的类型、 位置和程度； 手术时机； 类型的修理； 成束的同轴度； 手术技术等［39］。 目前主要通过实验对象的形态学、 行为学、 电生理、 免疫组化、 神经纤维髓鞘数量等结果判断其修复效果的高低。

6 小结

PNI 发生后修复缓慢， 随着中国显微外科技术50 多年的发展， 周围神经修复取得一定进展。 无张力直接的神经修复术对神经恢复效果最显著，而对神经缺损较大的患者， 自体神经移植仍是金标准。 各种各样的生物工程、 组织工程、 基因工程都辅助参与周围损伤修复， 可见神经修复已经不单纯仅仅局限于显微外科手术的治疗， 而拓展为多学科的综合治疗方案。 尽管这样， PNI 发生后很多功能还是无法完全恢复， 各种辅助治疗手段也多试用在动物模型， 在人类神经修复上还有待于进一步研究探讨。