周圍神經損傷修復技術應用及組織工程技術的研究進展

張振輝，陳旭義，李曉寅，楊曉青，徐云強

(1天津醫科大學，天津300070;2天津醫科大學總醫院;3武警后勤學院附屬腦科醫院)

據統計，全世界每年約一百多萬人發生周圍神經損害，多由嚴重創傷、腫瘤切除、先天性畸形等原因所致，周圍神經缺損的修復與重建仍是當前臨床神經領域的一大難題［1］?，F就周圍神經損傷修復技術應用及組織工程研究進展綜述如下。

1 周圍神經損傷修復技術應用

1.1 顯微外科修復技術

1.1.1 端端吻合法 主要包括神經外膜縫合法和束膜縫合法兩種。①外膜縫合法:只縫合神經外膜，操作相對簡單，對神經干的內部結構也無影響。但神經功能束間的對位較差，進而會影響到神經軸突的再生速度;②束膜縫合法:可實現神經功能束間的準確對位，也更符合人體局部神經解剖分布。但在神經功能束對位前必須明確判定神經功能束的類型，區分運動神經、感覺神經及混合神經。

1.1.2 端側吻合法 此法是將損傷神經的遠側斷端縫合在健康神經干側方，以使損傷神經功能得到一定恢復。此法的應用目前還存在爭議。胡孔和等［2］于游離小腿皮瓣后，以端側吻合法吻合神經斷端，結果顯示皮瓣的保護性感覺和植物神經感覺功能得到不同程度的恢復。但多數學者認為端側吻合法的臨床效果遠不如端端吻合法，一般只有在神經大段缺損、無神經移植條件的情況下才考慮應用。

1.1.3 側側吻合法 此為修先倫等［3］設計出的一種縫合方法，術后發現供體神經干有側芽長出，且再生軸突可以通過吻合口長入損傷神經干，其再生效果類似于自體神經移植，但其作用機制目前尚不清楚。

1.2 神經移植術

1.2.1 自體神經移植術 小段神經缺損可行斷端無張力縫合，但對于較大范圍的神經缺損自體神經移植仍是目前臨床治療的首選方法。對于長段或粗大神經缺損，因神經移植體來源有限，自體神經移植還無法滿足臨床需要，且易發生供體區神經瘤形成及運動、感覺功能障礙等并發癥，最終造成新的神經損傷。

1.2.2 同種異體/異種神經移植術 該方法具有神經移植體來源充足、各種類型神經段都易獲得、較少產生副損傷等優點。此類神經移植術成功的關鍵在于如何抑制免疫排斥反應。

2 組織工程技術

組織工程化神經是運用組織工程學的基本原理和方法，根據人體神經再生的生物學特性，把有活性的種子細胞和具有良好生物相容性的支架材料相結合而形成的具有特定空間結構、一定生物活性的復合體。這種復合體可橋接于神經斷端，支持和引導神經再生，從而對缺損神經進行形態、結構及功能上的重建并達到永久替代的目的。組織工程化神經的核心是建立種子細胞與支架材料的三維空間復合體，即形成有生命力的活體組織。這一技術為修復周圍神經損傷提供了廣闊的治療前景。它具有4個基本要素:種子細胞、支架材料、神經營養因子及細胞外基質。

2.1 種子細胞 種子細胞的選擇和引入在組織工程中非常關鍵。因此，所選種子細胞應同時具有分裂能力強、增殖速度快、細胞功能旺盛等特征。常用的種子細胞有神經干細胞(NSCs)、雪旺細胞(SCs)、脂肪干細胞(ADSCs)、骨髓間充質干細胞(MSCs)、嗅鞘細胞等。①NSCs:近年來，隨著對NSCs研究的深入，將其作為組織工程種子細胞的研究正日益受到重視。研究［4］表明，NSCs不僅能夠自我分裂增殖，且可在外界環境因素作用下分化成神經細胞和神經膠質細胞。同時，它還具有來源充足、取材方便、易分離培養、體外增殖能力強等優點。臨床上，NSCs通常取材于患者自身，可較好地避免免疫排斥問題。②SCs:SCs是周圍神經的鞘細胞，在周圍神經再生過程中起至關重要的作用，廣泛存在于周圍神經系統。其可分泌20多種蛋白質，包括很多神經營養因子(NTFs)，如神經生長因子(NGF)、腦源性神經營養因子(BDNF)、成纖維細胞生長因子(FGF)等，同時還產生細胞外基質和細胞黏附因子，對促進周圍神經再生和修復起重要作用;能自我增殖形成Bugner帶，支持和引導運動神經元軸突生長［5］。用SCs作為組織工程化神經的種子細胞由來已久，其優點是符合生理、通過自體激活后具有良好的生物活性和生長狀態;不足之處為分離培養相對困難、生長緩慢、易老化，可喪失分泌基質的功能。③ADSCs:近幾年，ADSCs逐漸被人們發現并迅速進入種子細胞研究領域。因具有體內分布廣、易于取材及利于重塑患者體形等優點，逐漸成為新的種子細胞研究熱點。2001年，Zuk等［6］從脂肪抽吸物中成功分離培養出具有骨、軟骨、肌肉、脂肪等多向分化潛能的細胞;Gronthos等進一步證實脂肪來源的細胞中確實存在具有間充質干細胞特征的細胞。近年來，諸多研究［7］證實ADSCs具有成骨、成軟骨、成脂等多向分化潛能。但目前ADSCs向各種細胞的誘導分化率還不夠令人滿意，仍缺乏高效誘導方法。2.2 支架材料 支架材料必須具有良好的生物相容性、合適的導管孔特征、與神經再生匹配的降解速度、一定的力學強度和可塑性等特征。這樣的支架材料才更有利于再生神經軸突的長入和種子細胞的附著生長，以便更好地橋接損傷神經。支架材料按來源可分為天然和人工合成兩類。①天然材料:主要來源于生物體的靜脈、動脈、肌肉、羊膜等，其優點為生物安全性高、組織相容性好、親水性及細胞親和力較高。自體靜脈曾作為支架材料用于臨床，其取材方便，但缺乏促進神經再生的活性因子，且靜脈壁易塌陷而阻礙再生軸突向斷端生長，修復效果不夠理想。②人工合成材料:包括不可降解材料和可降解材料兩種。前者包括硅膠管、聚羥基乙酸管、聚酯纖維等，其中硅膠管以取材方便、不塌陷等優點一度成為研究熱點。但動物實驗表明，不可降解材料只可修復小距離(＜10 mm)的神經缺損，同時也只能達到部分形態上的連接，很難恢復神經的運動感覺功能，并存在不可降解、神經卡壓現象及需二次手術取出等缺點?？山到庵Ъ懿牧暇哂羞m宜的降解性、良好的生物相容性等優點。用于制備組織工程神經支架的聚合物材料主要有膠原、絲素、殼聚糖、聚丙交酯—乙交酯共聚物等［8］，其中絲素蛋白是一種含有人體必需氨基酸的天然蛋白質。在膠原內加入少量絲素蛋白，可改善其在干態下的機械物理性能，在提高膜的力學性能同時改善膜的抗水性能。在生物降解性能角度，絲素蛋白緩慢的降解速度可為細胞提供持久的支持，以匹配神經細胞的生長速度;絲素蛋白與神經組織細胞具有良好的生物相容性;根據仿生學原理制備的絲素蛋白人工神經移植物對大鼠坐骨神經缺損具有良好的橋接修復作用［9］。因此，膠原/絲素蛋白有望成為修復周圍神經損傷的理想組織工程支架材料。

2.3 細胞外基質 細胞外基質包括多種黏附分子，如層粘連蛋白、纖連蛋白、免疫球蛋白和膠原等，是種子細胞賴以生存和維持細胞生物學特征的基礎。在周圍神經損傷后，SCs可分泌多種細胞外基質和細胞黏附分子，從而為神經再生創造良好的生物學微環境。Chen發現，在硅膠管中填充層粘連蛋白、纖連蛋白和膠原組成的膠狀物后，以適宜濃度修復兔神經損傷的效果明顯優于不填充基質的硅膠管，證實細胞外基質在神經修復中具有促進作用。

2.4 NTFs NTFs是一類對中樞和周圍神經都能發揮作用的營養物質，由不同的細胞產生并具有多種生物學效應。在高代謝情況下，其合成增加、生物活性也提高［10］。NTFs主要包括NGF、BDNF、神經營養素-3(NT-3)、FGF等。其在營養神經的同時還可促進軸突生長;在調節神經細胞存活、凋亡和促進其生長發育、分化過程中也起重要作用［11］。但NTFs的半衰期很短，如何保證其在神經導管中持久穩定地釋放依然是組織工程需要解決的難題。

總之，選擇合適的種子細胞是構建理想組織工程化神經的關鍵及首要問題;其次，應制備同時具有孔隙率、降解性、生物相容性適宜的支架材料;最后，如何實現種子細胞、支架材料、細胞外基質、NTFs的最佳結合需要作進一步研究［12］。

3 其他

基因治療是應用基因工程和細胞生物學技術，將正?；驅牖颊唧w內以改善機體蛋白質缺乏或抑制體內某些基因過度表達，從而達到促使損傷神經再生的目的。在基因治療周圍神經損傷過程中，通常以NTFs為目的基因片段、以腺病毒為載體、以SCs為靶細胞神經元。常用的載體系統是腺病毒載體系統(AV)和腺病毒相關載體系統(AAV)［13］。基因轉染方式主要包括兩種:①活體直接轉移:將攜帶目的基因的病毒、脂質體或裸露DNA直接注射到患者體內。②回體轉移:取出受體細胞、在體外培養并導入目的基因，將基因修飾后的細胞重新輸回受體內。基因治療目前仍處于初期實驗階段，將來有望為神經損傷提供一個新的治療途徑。其他治療方法包括中西醫藥、運動、神經肌肉電刺激法等，可獲得一定療效，但作用機理不尚明確，需更多的循證醫學證據。

總之，由于周圍神經損傷的復雜性和特殊性，目前臨床上對于周圍神經修復技術的選擇尚未達成共識。組織工程化神經的興起拓寬了治療周圍神經損傷的視野，提供了一個新的治療思路。今后，應在現有外科修復技術上，更加專注于組織工程、基因工程的研究，努力尋求一種更加高效合理的治療方法。

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