論殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管在臨床使用的可行性

段 皓

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150000)

0 引言

隨著社會的進步和人民生活水平的提高，因為外傷而導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)損傷日益增多，而解決神經(jīng)損傷缺損最經(jīng)典的方法即自體神經(jīng)的縫合雖然十分精細，但這種方法仍存在著吻合口瘢痕、運動感覺神經(jīng)軸突錯位生長等問題?；颊呤中g(shù)部位恢復(fù)不理想，同時對營養(yǎng)供區(qū)也產(chǎn)生了不良的影響。異體神經(jīng)移植也運用于臨床之中，但是由于存在排異反應(yīng)，病人術(shù)后的生活狀況很不理想。更重要的是，由于機體的排異反應(yīng)，這些神經(jīng)的成活率很低。長期以來，神經(jīng)移植一直是醫(yī)學(xué)上一個難以攻克的難關(guān)，而對于粗大、長距離的神經(jīng)移植我們更是無計可施。

近年來，醫(yī)學(xué)工作者一直在研究神經(jīng)橋接的替代物。在20世紀70年代后期，神經(jīng)導(dǎo)管開始了臨床應(yīng)用。所謂神經(jīng)導(dǎo)管是一種非神經(jīng)來源的生物或人工合成管道，它們在橋接于神經(jīng)斷端間起到一定的醫(yī)學(xué)作用，具有特定三維結(jié)構(gòu)，同時也有生物活性，可以引導(dǎo)軸突再生、避免外生和形成神經(jīng)瘤、防止結(jié)締組織浸潤形成瘢痕，同時還能夠黏附支持細胞，從而起到了引到和促進神經(jīng)再生的目的。而神經(jīng)導(dǎo)管橋接修復(fù)術(shù)就是一種運用神經(jīng)導(dǎo)管修復(fù)神經(jīng)損傷的手術(shù)方式。

理想的神經(jīng)導(dǎo)管具有以下的特性，這些在神經(jīng)導(dǎo)管材料的選擇中占據(jù)了很重要的低位:

①導(dǎo)管應(yīng)該具有良好的降解性，在神經(jīng)恢復(fù)的過程中可以降解，同時降解產(chǎn)物對人體無害。

②導(dǎo)管材料具有良好的組織相容性，不與身體發(fā)生排異反應(yīng)。

而殼聚糖是一種天然多糖，是一種良好的修復(fù)材料，可以在體內(nèi)降解為單糖，對神經(jīng)細胞基本無毒害作用。其優(yōu)點如下:

①降解速度可調(diào)節(jié)。

②可被加工成管。

③來源豐富，有著良好的生物相容性。

④能夠促進內(nèi)皮細胞生長并且抑制成纖維細胞的生長。

⑤為再生的軸突提供營養(yǎng)。

本文將介紹醫(yī)學(xué)實驗中殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管或者具有殼聚糖涂層的神經(jīng)導(dǎo)管的應(yīng)用，論證殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的可行性，并對殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管的未來進行預(yù)測。

1 醫(yī)學(xué)實驗中的殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管

作為唯一的高等動物，人的神經(jīng)系統(tǒng)極其復(fù)雜。

通過研究殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管在比較低等的動物，如老鼠、兔子體內(nèi)的應(yīng)用，來檢驗殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管的性能，同時為未來殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管應(yīng)用到人體內(nèi)提供一個實驗平臺。

1.1 以老鼠為載體的醫(yī)學(xué)實驗

肖海軍［1］等人以大鼠為研究對象，他們將60只大鼠隨機分為3組，每組20只。切斷大鼠坐骨神經(jīng)直接端端吻合，對照組在神經(jīng)吻合口處不作任何處理，另外2組分別用DIKFILM膜、羧甲基殼聚糖－羧甲基纖維素膜包裹神經(jīng)吻合口遠近端各1cm，并在薄膜中間縫合數(shù)針，形成一個封閉的導(dǎo)管。

術(shù)后12周觀察神經(jīng)再生和神經(jīng)周圍粘連形成情況，發(fā)現(xiàn)羧甲基殼聚糖－羧甲基纖維素膜組和DIKFILM膜組神經(jīng)吻合口周圍的粘連程度顯著少于對照組，而且肢體功能恢復(fù)比對照組快。術(shù)后12周內(nèi)3組大鼠手術(shù)肢體神經(jīng)傳導(dǎo)速度及動作電位波幅為增加趨勢;羧甲基殼聚糖－羧甲基纖維素膜組和DIKFILM膜組神經(jīng)傳導(dǎo)速度較對照組快，動作電位波幅較對照組高。

故得出了以下結(jié)論:羧甲基殼聚糖－羧甲基纖維素膜能促進神經(jīng)纖維的再生。

魏欣［2］等人將24只雄性大鼠隨機分為4組，每組6只，并分別進行處理。各組手術(shù)完畢后縫合皮膚，分籠飼養(yǎng)。通過在光鏡下觀察可見再生神經(jīng)纖維與再生血管豐富。而與正常神經(jīng)纖維相比，新出現(xiàn)的有髓神經(jīng)纖維形態(tài)正常，但大小較小。

到術(shù)后12周時，各組導(dǎo)管有不同程度的降解吸收。我們由此得出結(jié)論:幾丁糖－膠原復(fù)合膜可以成為組織工程人工神經(jīng)的良好載體。

張皚峰［3］等用大鼠為實驗材料，造成神經(jīng)缺損后，以殼聚糖導(dǎo)管作橋梁橋接神經(jīng)兩斷端，以假手術(shù)組和單純損傷組各10只分別為陽性和陰性對照，術(shù)后通過肉眼觀察和神經(jīng)微絲(NF)、乙酰膽堿酯酶(AChE)免疫組織化學(xué)染色方法對損傷神經(jīng)局部及遠端靶肌肉運動終板組織進行顯微組織觀察。

該實驗證明結(jié)合殼聚糖導(dǎo)管能夠促進神經(jīng)的再生以及神經(jīng)和遠端肌肉的突觸的聯(lián)系。因而可以促進受損傷部位的恢復(fù)。因此，殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管具有臨床研究和應(yīng)用價值。

1.2 以兔子為載體的醫(yī)學(xué)實驗

劉小華［4］等人以成年家兔作為研究對象，選定成年家兔12只，單籠飼養(yǎng)，分為4組，每組3只，用作不同時間點的研究對象。

實驗當(dāng)日麻醉成功后，在每只家兔備毛區(qū)對稱地皮下植入4根自制殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管。皮下植入后，在大腿肌肉注射青霉素，放回籠中飼養(yǎng)，觀察家兔一般情況，術(shù)后10d拆線;術(shù)后第1、2、4、12周取材，觀察導(dǎo)管及其周圍組織大體情況，測量每組12根導(dǎo)管長度并求其平均值;對所取材料處理;然后400倍光鏡下觀察材料與周圍組織情況。

實驗結(jié)果:皮下植入術(shù)后家兔一般情況各實驗家兔背部皮下植入術(shù)后，植入處高出皮面，精神、食欲良好，活動尚可。術(shù)后第2～3天手術(shù)區(qū)出現(xiàn)輕微紅腫，第4～5天消退。

術(shù)后10d拆線，切口愈合良好，未發(fā)現(xiàn)紅腫、膿性分泌物等情況。隨著時間的推移，殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管逐漸變小，和周圍組織結(jié)合緊密，尤其是植4周后變化明顯，說明神經(jīng)導(dǎo)管與周圍組織逐漸發(fā)生有機結(jié)合并降解。

2 殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管在生物體內(nèi)的恢復(fù)方式

2.1 單純甲殼素導(dǎo)管修復(fù)周圍神經(jīng)損傷

Ishikawa［5］等應(yīng)用殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管作為神經(jīng)橋接大鼠坐骨神經(jīng)缺損。通過長時間的觀察，殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管大部分降解吸收，再生神經(jīng)功能較好。

Patel等［6］也用新的功能評價方法證實殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管可以促進神經(jīng)形態(tài)和神經(jīng)功能兩個方面的恢復(fù)，具有很強的臨床醫(yī)用價值。

2.2 殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管與其他手段復(fù)合修復(fù)周圍神經(jīng)損傷

殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管中可以填充種子細胞、促進神經(jīng)生長的基質(zhì)以及營養(yǎng)基質(zhì)，這些可以促進神經(jīng)形態(tài)和功能的恢復(fù)，同時由于其良好的生物降解移性，還應(yīng)成為治療性藥物的控釋載體［7］。

導(dǎo)管內(nèi)微環(huán)境的構(gòu)建包括兩個方面:第一是指基質(zhì)的填充。基質(zhì)多用膠原凝膠，蛋白和糖胺聚糖所構(gòu)成，為神經(jīng)導(dǎo)管提供營養(yǎng)和生長環(huán)境;第二是指外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和促神經(jīng)再生物質(zhì)的控制釋放，外源性營養(yǎng)因子和促神經(jīng)再生物質(zhì)包括，腦源神經(jīng)生長因子、成纖維生長因子、睫狀神經(jīng)生長因子等，主要是促進神經(jīng)的生長，起到輔助的作用。

表面修飾法:是指通過在材料表面固定一些生物基質(zhì)或者是生長因子而提高材料的生物相容性，以促進神經(jīng)再生。近年來有實驗證實，支架表面經(jīng)處理后(主要是膠原基質(zhì)、層粘連蛋白、纖維連接蛋白和細胞外基質(zhì)凝膠裱襯修飾)，可以促進細胞黏附、遷移、生長及分泌大量細胞外基質(zhì)。同時人們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管的表面修飾對神經(jīng)再生有重要影響，主要包括內(nèi)部支架的建立和外部多孔狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。適宜的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)可以促進細胞分化和神經(jīng)細胞的再生，增加細胞親和力，支持細胞黏附。

3 總結(jié)與展望

綜上，單純的殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管可以減少肌體損傷組織的纖維組織形成、減少瘀痕的形成、促進肌體組織的恢復(fù)以及促進新血管的形成的特點，殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管不僅能夠能夠有效的促進內(nèi)部神經(jīng)愈合并且保持很小的組織粘連，同時還能使得組織器官的功能得到部分恢復(fù)。同時，我們可以在殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管的內(nèi)外表面添加附加劑或者將殼聚糖以附加劑的形式添加到其他物質(zhì)做成的神經(jīng)導(dǎo)管上，會使周圍細胞更快速的生長同時也可以促進神經(jīng)功能的恢復(fù)。至于有什么添加劑可以使得神經(jīng)能夠得到更全面的恢復(fù)從而使得細胞組織功能恢復(fù)，以及如何通過殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管使得集體組織功能完全恢復(fù)則是我們下一階段的目標。

［1］肖海軍，侯春林，薛鋒.羧甲基殼聚糖——羧甲基纖維素膜對周圍神經(jīng)粘連形成及再生能力的影響［J］.中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2009，13(34):6680－6684.

［2］魏欣，勞杰，顧玉東.幾丁糖－膠原復(fù)合膜促進周圍神經(jīng)再生的實驗研究［J］.上海醫(yī)學(xué)，2001，24(9):534－537.

［3］張皚峰，蘇增艷，楊朝陽，等.移植殼聚糖導(dǎo)管修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng)缺損［J］.神經(jīng)解剖學(xué)雜志，2010，26(5).

［4］劉小華，邱偉，李舒梅，等.低蛋白殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管組織相容性的實驗研究［J］.實用醫(yī)學(xué)雜志，2011，27(8):1359－1361.

［5］Ishikawa N.Suzuki Y，Ohta M，et a1.Peripheral nerver regeneration through the space formed by a chitosan gel sponge［J］.J Biomed Mater Res A，2007，83(1):33 －40.

［6］PateI M.Vandevord PJ，MaRhew H，et a1.Video－gait analysis of functional recovery of nerve repaired with chitosan nerve guides［J］.Tissue Eng，2006，12(11):3189 －3199.

［7］He Q，Aao Q.Wang AJ，et al.In Vitro Cytotoxicity and Protein Drug Release Properties of Chitosan/Heparin Mlcrospheres［J］.清華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)英文版，2007，12(4):361，365.