周围性面神经损伤修复研究进展

谢 淼 ,李嘉怡,周玉晨,董健菲,朱光洁,周 函 ,戴艳红,高 下,程 诚,陆 玲

(1.江苏大学鼓楼临床医学院耳鼻咽喉头颈外科,江苏 南京 210008;2.南京大学医学院附属鼓楼医院耳鼻咽喉头颈外科,江苏 南京 210008)

面神经是以运动神经为主的混合神经,一旦受损,常导致以面神经瘫痪为主的功能障碍,表现为一侧口角歪斜、流涎、鼓腮漏气、闭目露睛、流泪及不能皱眉蹙额等一系列神经麻痹症状。随之带来的“毁容”还会使患者出现焦虑、抑郁等心理问题,严重者甚至感到自尊心受挫,抗拒社会交往和人际关系。因此,面神经损伤修复与功能重建与人们生活质量的保证、生命幸福感的获得息息相关。

面瘫的治疗分为手术治疗和非手术治疗,一般根据病史与面瘫评价分级制定最佳方案,并适当辅以心理干预。对于有明确断裂缺损的神经,手术是恢复其连续性唯一可行的治疗方案。近年来,为重建缺损神经连续性,基础研究已在不用或少用自体神经移植的组织工程方面取得了重要进展[1]。但临床工作仍以端端吻合术或自体神经移植术为首选术式。端端吻合术仅适用于无张力的神经断裂,自体神经移植术也有着供体数量不足、长度有限以及供区功能障碍等难以突破的局限性。因此,如何促进组织工程的临床应用是未来神经修复的热点和难点。本文主要从面神经解剖特点和修复机制入手,着重研究面神经损伤的修复进展,以期为基础研究和临床治疗提供理论指导。

1 面神经损伤

1.1 面神经损伤的解剖学基础面神经作为脑神经中最复杂的神经之一,由感觉、运动和副交感神经纤维混合后出脑桥下缘,随听神经入内听道,走行于面神经管内,向下出茎乳孔后在其外侧向外向前走形入腮腺,最后呈掌形分布于面部表情肌。该神经混合束70%为运动纤维,中枢至末梢任何部位受损,都会造成部分或完全性面瘫。作为人体穿过骨管最长的神经,有长达3.5 cm的面神经位于颞骨内,机械压迫和水肿等因素导致神经受压或骨管内压力升高影响血供,故此段神经易受损伤。面神经刚穿出骨管时尚受到很好的保护,但其分支继续向外向前走形至它们所支配的肌肉时常因解剖位置浅表且分布广泛而易受外伤[2]。

1.2 面神经损伤的病因和病理生理机制面瘫病因有先天性的面神经发育畸形及各种因素导致的面神经损伤,包括有感染性、外伤性、压迫性、代谢性、中毒性和医源性损伤因素。面神经发生失用性和结构性神经损伤的主要病理生理机制包括:①外伤或感染等因素导致出血、水肿,随之发生剧烈的炎症反应,炎症因子致血管壁渗透性升高,局部水肿加剧,压力增高,面神经缺血缺氧;②神经发生代谢紊乱,髓鞘出现空泡样变等病理变化,随后细胞程序性死亡,轴突肿胀断裂,发生华勒氏变性[3];③神经再生过程中成纤维细胞增殖,形成瘢痕或血管瘤,阻碍轴突延伸与再生。

2 面神经修复

2.1 神经损伤修复进程周围神经系统相较中枢神经系统有着更强大的再生能力,这得益于前者参与营养与修复的神经胶质细胞——施万细胞(SCs)。SCs包绕轴突,在去神经状态下转化为再生表型,为轴索再生提供良好内环境与正确方向引导,并参与髓鞘重建等过程[4]。因此,基于面神经损伤和修复机制,本文将集中讨论周围性面神经损伤修复相关研究。而在神经修复过程中,轴突再生、髓鞘重建、突触重构三个环节缺一不可。

轴突再生作为关键一环,多发生于伤后数小时内,由SCs和巨噬细胞清扫远端崩解变性的髓鞘和轴突碎片(华勒氏变性),生长相关因子与近端轴突(靠近中枢一侧)的新生生长锥提供能量与再生形式[5],内源性与外源性信号共同调控神经再生。内源性信号通路主要通过调节蛋白合成、基因的转录和翻译等方式参与轴突损伤的感知、再生的启动和维持等过程[6]。SCs增殖形成的基膜管及Bungner带可引导轴突沿其原始方向有序生长,减少再生神经和失神经肌肉之间错配现象的发生。神经错配除了导致联带运动发生——某一肌肉随意运动的同时另一肌肉出现不自主运动,还可能使以前支配肌肉的运动轴突定位到感觉器官,而支配皮肤的感觉轴突又被定位到肌肉[7],这在混合神经再生过程中发生尤为频繁。

在新生轴突沿着基膜管及Büngner带形成的施万细胞管延伸过程中,一方面新生轴突释放成纤维细胞生长因子等促进SCs分裂;另一方面SCs释放神经营养因子(NTFs)促进轴突延伸。随后SCs伸出伪足包裹新生轴突,完成髓鞘重建。而轴突继续以这样的再生方式向远端延伸,到达去神经肌肉后重构神经-肌接头,形成突触结构,完成肌肉的神经再支配[5]。

2.2 面神经修复过程面临的困境和挑战面神经损伤修复的难点在于如何在重建神经连续性的同时最大程度恢复其功能。神经修复正面临着以下困境:①神经元胞体的死亡和神经元再生能力的衰减;②损伤神经近端的轴突随时间流逝逐渐失去其再生表型,数量衰减;③靶器官的肌纤维发生一定程度的去神经萎缩[8];④再生轴突与靶器官的错配现象;⑤神经元轴浆运输恢复困难;⑥神经瘢痕的形成妨碍轴突再生并影响神经传导速度。

3 面神经损伤修复的临床治疗

面神经损伤修复首要是恢复神经连续性,若神经连续性完好,则更多采用整形手术和辅助治疗等重建面神经功能。最终目标都是恢复面部自主运动及静态对称性。

3.1 面神经功能评估与分级评价体系临床治疗第一步是进行详细的病史询问,包括病因、临床症状、持续时间、患者年龄、基础疾病和康复期望等,并进行面神经功能评估与分级以判断面神经损伤程度和面部肌肉组织活力,以期尽快制定合适的治疗方案。面瘫评价系统有主观的House-Brackmann(HB)分级系统、Fish分级法和Sunnybrook面神经分级量表以及客观的Burres-Fisch法等。近年来,运用了面部扫描、数据拟合、三维建模技术的数字化面神经分级量表或是未来评估面部功能的便捷工具[9]。主观评价系统更为简便,以HB分级系统应用最广,客观评价系统繁琐但相对准确。但两者均不能准确获知神经损伤的程度或跟踪轴突再生的进展。因此,能够评估神经完整性和再生进程的非侵入性神经影像学方法将有利于定量评估损伤程度,减少病情延误。在此基础上的人工智能算法亦可以作为辅助工具更高效分析获得的影像资料[10]。

3.2 面神经损伤修复的药物治疗药物治疗适用于短时间发生的面神经髓磷脂分解导致的功能障碍而不伴有神经断裂,主要机制是对抗炎症损伤、减轻局部水肿、抑制瘢痕增生和营养受损神经。糖皮质激素、细胞因子抑制剂、透明质酸、他莫克司、雷公藤内酯醇等药物都有一定疗效[11～13]。

3.3 面神经损伤修复的显微外科手段

3.3.1面神经吻合术 面神经端-端吻合是将神经断端直接对位缝合的显微外科技术,适用于无张力的神经缝合。最好于神经连续性中断后的24～72 h尽快手术,因为随后神经断端会发生轴突华勒氏变性和髓鞘崩解。在常规尼龙线缝合基础上,还涌现了许多新兴神经吻合技术,诸如热激光焊接、光化学组织接合、纤维蛋白胶修复等,但由于拉伸强度较低、神经接合不稳定等原因,外科缝合仍是临床最常用的技术[14]。

当骨管内面神经离断且吻合张力过大时,也可选择做面神经改道吻合术,步骤是先行面神经解压,后重建通路,缩短两断端相对距离,从而达到足够直接吻合的张力。朱永军等[15]通过解剖测量发现对于面神经垂直段或锥曲缺损长度不超过4 mm者, 可行鼓室内面神经改道吻合术。

3.3.2神经移植与转接术

神经移植术的本质是提供一段可供轴突再生的“神经鞘管”来桥接神经,这段移植物可采用自体神经或异体神经,手术适用于吻合张力过大且断裂神经两端均功能完好的神经损伤。

自体神经移植术仍是恢复长距离神经缺损完整性的金标准,分为带或不带血管蒂的游离神经移植和跨面神经移植,供体神经包括耳大神经、咬肌神经、腓肠神经、舌下神经和副神经等。基础研究证明带血管蒂的神经移植物能提供丰富血供以营养神经,在神经缺损> 6 cm伴软组织缺损的情况下优先考虑,但目前尚无临床验证[16]。游离神经移植术成功率不高,而跨面神经移植(CFNG)是在患侧神经近端失用时,利用神经移植物(多腓肠神经)跨面部皮下隧道利用对侧未受累面神经提供皮层的神经冲动至患侧远端面神经及靶肌肉,常可获得自然对称的面部表情。舌下神经/咬肌神经-CFNG是在此基础上利用其他运动神经的临时吻合(如患侧舌下-面神经吻合术)作为“baby sitter”来避免因对侧面神经再支配时间太长而发生失神经肌肉萎缩[17]。但自体神经移植来源受限,且会导致供区功能障碍、术后瘢痕、神经瘤形成等后遗症,人们一直致力于寻找新的神经移植物。

神经同种异体移植物来源相对广泛,但其免疫原性需要脱细胞处理,仅留下基底层和细胞外基质为再生轴突提供天然的“基膜管”[18]。免疫排斥反应、缺乏细胞和再生因子(去细胞化)是其发展的主要阻碍,组织工程为脱细胞神经移植物(ANA)去细胞化的难题提供了新的思路。于海龙等[19]采用ANA复合神经生长因子(NGF)缓释剂修复大鼠坐骨神经长段缺损证明了其恢复神经运动传导功能的有效性。毓天昊等[20]创新性的将SCs种植于兔面神经的ANA后,发现其神经再生效果明显优于自体神经移植和单纯ANA。目前经FDA批准的可用于修复人类神经缺损的同种异体神经移植物是已上市的Axogen Avance®。不断改进移植物制备方法和结构,不断优化轴突再生微环境,不断探索ANA的临床转化是ANA未来研究的方向。

神经转接术适用于神经近端失用、远端功能良好的无张力神经缺损,它利用邻近颅神经(舌下神经、副神经等)与远端离断神经直接吻合。舌下-面神经吻合术是最成功的神经转接术,其经典的端端吻合术中,舌下神经完全离断致半舌萎缩以及言语、咀嚼功能障碍等[21]。1991年,May等[22]发明了一种半舌下神经-面神经吻合术。1997年,Sawamura等[23]在此基础上提出了改良的半舌下神经-面神经吻合术,这种劈开舌下神经行端侧吻合的术式能最大程度保留供体神经功能,成功减轻了手术后遗症。而对声音有高要求(歌者)或者患有舌麻痹的患者,则择取副神经与面神经吻合为宜。

3.4 帮助面部功能重建的手术方式

3.4.1面部动态复苏术 面部动态复苏术多适用于永久性面瘫或CFNG术后的功能复苏期,有游离肌肉移植术和区域肌肉移植术。区域肌肉移植术适用于三叉神经功能完整的患者,通过移植口周肌肉恢复微笑和口腔功能;多采用颞肌转移,并在此基础上发展形成了延长颞肌成形术、颞肌肌腱移植术和颞肌肌腱单元移植术等;其他可选择的肌肉还有:咬肌、二腹肌前腹肌腱等[24,25]。游离肌肉移植术相较于区域性技术可恢复更多的面部表情,更适用于靶器官无功能的面瘫,多选择带神经血管蒂的肌肉,如股薄肌、背阔肌、锯肌和胸小肌等,其中微血管股薄肌移植应用前景最广。游离肌肉移植常结合CFNG和“baby sitter”完成肌肉的再神经化[17]。

3.4.2面部静态复苏术 若经药物治疗与手术干预无效,可根据面神经损伤的具体分支,对有美容或功能缺陷的区域针对性地进行面部静态修复手术,以恢复面部对称性。具体的手术方式包括面部静态悬吊术、眼睑缩窄术、鼻唇沟重建术等,可以帮助患者在静息状态下维持对称的面部表情,保护暴露的眼角膜和口腔黏膜、恢复鼻通气等。

3.5 其他治疗方法运动疗法、生物反馈治疗、肉毒杆菌毒素注射已被证实可有效改善面瘫进程[26]。康复治疗作为其他治疗方式的补充手段,近几年在电疗和中医治疗等方面的研究不断深入,如赵建等[27]报道了低频脉冲电刺激(ES)疗法联合NTFs可加快面神经损伤功能恢复;王鹏博等[28]发现了穴位埋针法结合程序化电刺激可促进面部神经肌肉功能恢复。而对于长期面瘫或严重面部残疾的患者,应更多地关注心理干预的作用,减轻其心理负担。

4 面神经损伤修复的基础研究进展

4.1 组织工程组织工程疗法是通过制作一段以合成材料或生物支架为骨架,细胞移植(干细胞、SCs等)为核心,辅以生物活性因子的复合型人工神经导管来搭建细胞再生通道、改善神经再生微环境以引导轴突再生。

天然的生物支架材料包括含有基底膜结构的动脉、静脉、肌腱腱管、羊膜管、筋膜管、硬脊膜、小肠、骨骼肌桥接体等。但活体组织材料在移植条件不佳时极易发生血运障碍,致管壁塌陷、轴突失去生长通道。因此对于小于3 cm的面神经小缺损,有学者开始考虑制作具有一定的空间结构、高机械强度和高组织相容性的生物合成导管,以期提供一个稳定的神经再生环境[29]。这类人工合成高分子材料最早以硅胶为代表,但它不可降解,术后可能压迫神经,需二期手术取出,因此一些可降解的新兴生物材料逐渐成为主流,如胶原蛋白、聚己内酯、丝蛋白、壳聚糖及石墨烯等。目前FDA批准上市的神经导管有聚乙醇酸管、聚DL-丙交酯-ε-己内酯和I型胶原蛋白神经导管。

一段理想的神经导管材料应具备可降解性、强支撑性、三维空间性、组织相容性、趋化性(如表面雕刻纵行微结构使轴突有序、有方向地生长到达残端)和渗透性等特点。这段结合了细胞和生长因子的复合型导管既能为轴突再生提供快捷通路使其靶向、有序生长;又能诱导外源性干细胞分化为SCs或SCs的前体细胞,加速髓鞘重建;同时可以构建神经再生室,提高局部NTFs浓度,为轴突延伸提供良好的微环境;也能共培养SCs和血管内皮细胞,促进神经组织工程血管化,以更好地促进神经再生。神经导管的“多组合”形式是未来面神经修复的方向[30]。

近年来,经皮ES与组织工程的联合治疗逐渐走入人们视野。如赵亚红等[31]发现利用3D生物打印技术和静电纺丝的方法制备的聚吡咯/丝蛋白(PPy/SF)导电支架兼具了优秀的导电性能和极佳的生物活性,配合其上的ES装置可激活MAPKs信号转导通路,促进轴突再生和髓鞘形成。而为了克服经皮ES的感染与二次手术风险,科学家们又发明了一种基于超声驱动的生物可降解压电纳米发电机在体内可控地持续输送ES[32]。但这些理论多囿于基础实验,且以坐骨神经缺损模型研究为主,对面神经的修复效果尚有待验证。

4.2 基因工程尽管神经显微外科手术作为恢复神经连续性的最佳手段,发展已日趋成熟,但神经功能的恢复仍不够理想,主要是影响轴突再生的一大因素——局部微环境的作用,包括局部血供情况以及SCs、NTFs为主的细胞成分的趋化与促生长分化作用。基因工程是通过载体导入并指导目的基因cDNA在受体细胞持续表达基因产物(外源性蛋白质因子NTFs等),从而有效延缓受损神经元胞体变性凋亡、促进受损神经生长分化的一种基因治疗手段。

目前可应用于面神经修复的目的基因表达产物包括有神经生长因子、脑源性神经营养因子、胶质细胞源性神经营养因子等,其中GDNF营养作用最强[33],但过表达的GDNF反而产生“糖果储存”效应,阻碍神经轴突向远处再生而停留在原表达位点[34]。基因载体分为质粒载体和病毒载体两大类,病毒载体因其强嗜神经性而应用更广,包括有慢病毒、腺病毒、单纯疱疹病毒和腺相关病毒。大多数基因治疗研究使用LV来激发SCs的治疗潜力。近年来有学者发现HSV载体靶向转染外周神经的巨大潜力——作为具有152 kb基因组的非整合型病毒载体,在插入更多的外源性遗传物质的同时独立于宿主细胞基因存在,具有搭载量大、宿主基因损害小且能持续表达基因产物的优势[35]。后来Kaplitt等[36]发现AAV载体亦可以靶向外周神经,且其所转染的类型取决于其血清型,如AAV8可通过转染小鼠SCs表达纤毛神经营养因子促进坐骨神经再生,且相对AAV1、AAV2有更低的免疫原性[37]。腺病毒介导的NGF与MAG共基因表达促进了周围神经再生,这表明同时表达多种基因产物的可行性。目前中枢神经系统疾病基因治疗的安全性已在临床I / II期临床研究中证实,但周围性面神经损伤的基因工程治疗仍停留在试验阶段,未投入临床应用。

5 小结与展望

综上,国内外学者对神经损伤病因机制、治疗靶点、治疗手段等已进行了大量研究并取得了不菲成绩,但神经损伤后治疗方案的选择尚无统一的标准而更多依赖于临床医生经验与判断。同时永久性面瘫是否有可能通过除整形手术之外的外科手段进行功能重建仍是今后学者们研究的难点。随着现代医学发展,面神经损伤的治疗需要拓展为以患者为中心,多学科联合的综合治疗方案,实现精准医疗和个体化医疗。