周围神经损伤的修复机制

任文乾，王梓尧，张艺凡，耿婉月，刘静竹，倪虹

周围神经损伤会影响机体的运动和感觉功能，随着对周围神经损伤的研究不断深入，逐渐形成了周围神经再生的理论体系。上世纪70年代以来，医学研究进入分子医学时代，周围神经再生的理论体系不断被完善，已逐渐在基因和信号通路研究方面不断取得新的突破。本文基于周围神经离断后的微观改变、修复过程、影响神经再生的因素及修复方案与修复机制等，结合国内外文献对周围神经损伤的修复机制加以综述。

1 周围神经离断后的微观改变

1.1 分子水平的变化

周围神经离断后，髓鞘破损、轴突中断、胞质流阻断，随后钙离子内流，断端产生炎性刺激，生长因子和微观相关蛋白聚集[1]，向神经元胞体及施万细胞传递损伤信号，启动多条信号转导通路：如神经生长因子与靶细胞结合，启动MAPK信号通路，调控细胞增殖分化、炎症反应和凋亡[2]；损伤部位发出电信号激活cAMP-PKA 通路，促进轴突延伸[3]；而Eph-Ephrin 和Slit3-Robo1信号通路则发挥促进细胞增殖分化与定向迁移的作用[2,4]，该通路与Bǜngner带的形成有关；此外，Notch、mTOR 等通路的作用尚无定论。信号传导通路启动后，核基因的表达发生改变：细胞增殖和迁移相关基因、细胞凋亡相关基因[5]、炎症反应和免疫反应相关基因的表达升高，神经递质合成相关基因的表达降低[6]。有实验表明周围神经损伤后，共有1000 多种基因的表达有所变化，400 多种蛋白含量发生改变[7]，这些损伤后分子水平的变化必将在细胞、组织水平有所体现。

1.2 细胞水平的变化

轴突离断后，细胞水平的变化可分为3部分：胞体反应、轴突变性、髓鞘崩解。轴突损伤后24 h 内，神经元发生胞体反应：胞体变圆、核边置、核仁变大、胞质普遍嗜碱性化、尼氏体消失；同时，核酸与细胞骨架蛋白的合成增加，神经递质合成减少。同时，断端轴突变性：损伤处远端和近端第1 个郎飞结或数个郎飞结之前的轴索发生沃勒变性（Wallerian degeneration）[8]，轴索断裂，神经微管与内质网破损，线粒体肿胀，神经微丝分解为小颗粒，轴浆浓集为颗粒状物质。在之后的几天，受损部位的髓鞘崩解，施万细胞坏死，巨噬细胞募集，清除细胞碎片，有研究表明此过程或许可通过细胞自噬来完成[9]。但神经离断后，髓鞘外层的基底膜仍保持完整，能够为髓鞘的重建提供附着面，并释放基膜素促进轴突再生，所以完整的神经基底膜是神经再生的基础[10]。

2 神经离断后的修复过程

该修复过程可以分为3个方面：轴突再生、髓鞘重建、突触重构，这3个过程同时进行且相互影响。

2.1 轴突再生

在神经离断后6～12 h，近端轴突发出新的神经纤维嫩枝，向远端延伸，生长的分枝顶端会形成生长锥，生长锥内部含大量线粒体、致密体、神经微丝，可以为神经再生提供足够的能量和物质。在轴突延伸的同时，间充质干细胞在损伤信号的刺激下不断增殖，逐步形成跨越损伤区域的肉芽组织；当生长锥遇到肉芽组织的阻碍时，其延伸方向会发生改变，寻找阻力最小的途径，最终只有1/7～1/6 的再生轴突能与远侧段吻合，其它轴突则会因“修剪”机制凋亡。但是，近端轴突与远端神经鞘管的吻合并不完全精确，往往发生对接错误，即错配现象[11]。错接现象发生后，有一种可能的纠正机制，即远端基膜内巨噬细胞、施万细胞、成纤维细胞产生蛋白酶，溶解基底膜，使错接生长锥在远端鞘管内的延伸不受限制，进行重新对接[12]，但这一机制有待进一步研究。

2.2 髓鞘重建

在轴突与髓鞘崩解后，产成很多碎屑与颗粒，这些碎屑与颗粒可作为有丝分裂原促进施万细胞增殖[13]。新生的施万细胞沿着基膜管延伸，形成Bǜngner带，这是轴突延伸的便捷通路。再生轴突穿过2 mm 长的肉芽组织一般需要7～10 d，而当轴突进入Bǜngner带后，其延伸速度可达2～3 mm/d，新生轴突与重构的施万细胞管接触后，会释放成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）或其类似物促进施万细胞分裂，施万细胞则释放神经营养因子如神经生长因子（nerve growth factor，NGF）、神经营养因子-3（neurotrophin-3，NT-3）、细胞粘附分子（cell adhesion molecules，CAMs）[14]等促进轴突延伸。施万细胞接触到轴突后，便伸出伪足将轴突包裹，最终形成完整的髓鞘。

2.3 突触重构

当轴突延伸至肌肉，会重构神经-肌接头，这一步需要较长时间，而在这期间肌肉会发生失神经萎缩，甚至不可逆性改变[15]，故其功能很难恢复到原先水平。

3 影响神经再生的因素

3.1 受损神经的种类

相对而言，中枢神经的损伤更难修复，原因如下：中枢神经细胞分化程度高；中枢的神经营养因子较少而抑制因子较多；中枢神经受损后，星形胶质细胞形成的瘢痕阻碍轴突延伸[16]。而在周围神经中，不同神经的损伤修复能力也有较大差异，如混合神经比单纯的感觉或运动神经的恢复效果差，主要是因为轴突延伸的错配现象，最终神经末梢难以形成突触，无法建立功能结构复合体[17]。

3.2 损伤部位与胞体的距离

损伤部位离胞体越近，所导致的胞体反应越剧烈，胞体越易凋亡，有学者用大鼠胫神经损伤实验证明了这一点[18]。此外，损伤处离胞体越近，需要重建的神经段越长，修复所需时间越长，效应器失神经时间越长，其功能恢复就越差。

3.3 神经缺损的长度

神经缺损的长度越大，其自愈的可能性越小，各种修复方案的效果越差。有研究表明：＞3 cm的周围神经缺损难以通过构建神经再生室进行修复，这与增生瘢痕的阻隔有关，也与神经纤维错配的概率增大有关，还与影响T细胞的活化与募集有关[19]。

3.4 肉芽组织的增生程度

神经离断后附近的间充质干细胞增生，形成肉芽组织，在神经断端形成肉芽组织的帽，5～10 d 后，断端由肉芽组织连接起来，肉芽组织中有很多毛细血管，可以保证充足的血供。但神经缺损过大时，肉芽组织增生过多，成纤维细胞聚集，形成瘢痕，反而阻碍轴突生长锥的延伸，最终形成神经瘤[20]，无法完成再生过程。因此控制肉芽组织增生成为修复损伤神经的难点。目前解决这一问题的方案很多，如使用激素、进行二次手术，但疗效都不理想，仍有改进空间。

3.5 免疫与炎症反应

周围神经发生较严重的损伤后，血-神经屏障被破坏，轴突与髓鞘碎片会引发机体的免疫反应，血液中单核细胞迁移至损伤部位，清除细胞碎片，有利于神经再生。但在免疫反应不断增强的过程中，T 细胞被激活，发生细胞免疫，产生抗神经节苷脂与抗髓鞘的自身抗体，损伤部位IgG 沉积，免疫细胞浸润，最终会抑制神经再生[21]。因此，有学者建议使用免疫抑制剂治疗周围神经损伤，有文献表明免疫抑制剂如FK506能促进神经再生[22]。

4 周围神经损伤的修复方案与修复机制

4.1 药物治疗

糖皮质激素[23]、阿霉素[24]、雷公藤内酯醇等药物有抑制瘢痕生成、减轻炎症反应、促进局部血液循环的作用，对周围神经损伤有一定的疗效。

4.2 神经缝合

无论是神经外膜缝合还是神经束膜缝合，都保证了离断处近远端的吻合，缩短了轴突延伸的距离[25]，但相对而言，神经束膜的吻和效果更好[26]。

4.3 神经移植

适用于神经缺损较大的情况，在缺损处提供一段可供轴突快速延伸的神经鞘管，加快神经再生的整个过程[27]。神经移植采用的多为自体神经，也有动物实验表明，脱细胞的异体神经移植与自体神经移植的治疗效果相当[28]。

4.4 神经电刺激

有学者研究发现，适当的电刺激能促进轴突延伸，提高轴突对接的特异性[29,30]，具体机制有待研究。

4.5 构建神经再生室

采用各种天然材料或人工合成材料[31]，模拟施万细胞构成的髓鞘，为轴突再生提供一个保护性的管道，也可加入各种生长因子如NGF改善微环境[32]。

4.6 干细胞疗法

诱导外源干细胞分化为施万细胞或施万细胞的前体细胞[15]，加速髓鞘重建，同时这些细胞可释放多种神经营养因子，促进轴突延伸。

4.7 基因治疗

陈渝等[33]通过动物实验证明，在神经修复的过程中，腺病毒介导的NGF 与MAG 共基因表达，可以促进周围神经再生。目前利用基因工程治疗周围神经损伤仍停留在试验阶段，距离临床的应用还很遥远[34]。

综上所述，周围神经损伤后修复过程缓慢。无张力的神经束膜缝合对神经恢复效果最显著，而对神经缺损较大的患者，神经移植仍是金标准。构建神经再生室是基于组织工程的疗法，可以辅以生长因子和干细胞治疗，是一种很有前景的治疗方案。此外，各种各样的药物治疗、基因治疗等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外科手术治疗，而拓展为多学科的综合治疗方案[35]。

5 未来展望

近年来，人们对周围神经损伤的研究取得了巨大进展，主要集中于微观领域，如损伤后再生基因的表达和信号传导通路的激活。而在以下方面亟待突破：神经损伤信号的本质是什么、如何传导；神经损伤近端轴突靠什么机制准确延伸进入远端鞘管，该机制存不存在，如何发挥作用；基底膜如何调控神经再生过程；各种神经营养因子在神经再生过程中有什么关键作用；再生轴突如何与肌肉重建联系等。这些问题的解决既需要广大科研工作者的不懈努力，也需要基础科研手段与方法的革新。