周圍神經損傷修復的研究進展

彭徐云， 陶冶

（1. 宣城職業技術學院醫護學院， 安徽 宣城242000； 2. 中國科技大學生命科學院）

周圍神經是大腦和脊髓之外的神經。 周圍神經疾病有100 多種， 它們可以影響一個神經或多個神經。 周圍神經損傷（PNI） 是臨床上最常見的疾病之一。 每年每10 萬人中約有13 ～23 人罹患PNI［1］， 傷后的感覺和運動障礙導致的神經痛和癱瘓對患者生活質量造成嚴重影響。 目前的神經修復方法有一定的緩解患肢功能的作用， 但仍存在不同程度的后遺癥， 因此， 選擇合適的治療方法仍然是一個具有挑戰性的問題， 在方法和結果上有很大的差異。 直接無張力的端到端修復可以實現可預測的結果。 對于神經內部損傷， 當神經末端沒有張力不能接近時， 自體神經移植是首選的重建方法［2］。 神經修復的發展仍是一個重要的研究領域， 未來神經再生和修復領域的臨床發展可能會改善患者的預后。

1 周圍神經解剖

周圍神經包括12 對腦神經和31 對脊神經， 由感覺神經元、 運動神經元、 中間神經元組成。 神經元包括胞體和突起（即軸突、 樹突）， 軸突被神經膜和／或髓鞘包裹形成神經纖維， 其髓鞘是施萬細胞的突起包繞神經元軸突形成， 施萬細胞能分泌神經生長因子， 能幫助神經纖維的再生修復［3］。根據有無髓鞘分為有髓神經纖維和無髓神經纖維，髓鞘上每隔一段有間斷， 稱之為郎飛結， 有髓神經纖維的神經沖動傳導就是從一個郎飛結跳躍至下一個郎飛結， 呈跳躍式傳導。 無髓神經纖維以局部電流形式傳導， 所以有髓神經纖維較無髓神經纖維傳導速度更快。 神經纖維被疏松結締組織構成神經內膜包裹， 而后多根神經纖維組合被神經束膜包裹形成神經束， 神經束沿神經全長反復組和分離， 形成復雜叢樣結構。 多條神經束組合與外面包裹一層由疏松結締組織構成的神經外膜構成神經［4］。 周圍神經有兩套血管系統： 外來系統， 即局部營養血管和神經外膜血管； 內在系統，即神經內膜內縱行走向的毛細血管網。 在PNI 的修復中， 了解神經束、 血管的位置， 對神經的再生、 功能恢復有一定意義。

2 PNI 分類、 分度

神經功能的的正常運行依賴于神經結構的完整性。 在美國有2 000 萬PNI 患者［5］。 在中國PNI的發病率也在不斷升高， 預后不佳。 患者多表現為相應神經的感覺運動功能障礙、 頑固性神經痛和肌肉萎縮， 癱瘓更是對患者生理心理造成巨大創傷。 目前PNI 主要有以下幾種類型： （1） 與拉伸有關， 是最常見損傷類型［6］。 周圍神經天生具有彈性， 但如其拉伸力大于本身收縮力就會導致神經損傷， 若超過足夠的拉伸力甚至可使神經撕裂甚至離斷， 如產傷引起的臂叢神經損傷。 （2）刀割傷（包括30%嚴重割傷）， 如電鋸傷、 玻璃割傷是導致神經離斷傷另一常見類型， 在神經損傷的研究模型中多為此類。 （3） 壓縮傷， 如骨折脫位神經損傷， 這些損傷主要是神經受壓和包埋神經病變， 一般不涉及神經撕裂和離斷。 （4） 其他：缺血性、 醫源性、 火器傷、 燒傷等。

澳大利亞學者Sunderland［5］分類描述了5 種不同程度的PNI 的病理組織學和預后： 一級損傷相當于神經失用， 在軸突完整性方面沒有損失； 二級損傷描述完整的神經管內軸突損傷， 允許神經管內重新生長； 在三級損傷中， 神經內膜管受損，由此產生的神經再支配與原發神經不完全相同，可能導致瘢痕內纖維瘤、 軸突內不熟悉的神經內膜管生長和腫脹； 在四級損傷中， 只有神經外膜仍然完好無損， 而且除了神經內膜損傷外， 還有肌束間生長、 紊亂和纖維性阻滯經常發生， 需要手術切除和重建； 五級損傷損害神經干。

3 PNI 的病理生理

PNI 發生后神經元的軸突和胞體會出現變性，其中軸突的瓦勒氏變性起主導作用［7］。 這種變性開始于病后的1 ～2 d， 持續7 ～14 d， 主要發生在離斷的遠端神經軸突， 在神經離斷后由于蛋白酶和神經代謝資源被分離， 神經遠端軸突開始退化然后壞死， 無法傳遞神經沖動， 幾天內軸突完全破碎消失［8］。 髓鞘破壞較慢， 逐漸變為磷脂顆粒，髓鞘病變導致神經傳導減慢或阻斷（傳導阻滯）。瓦勒氏變性結束后， 施萬細胞在遠端的神經內膜內形成Bungner 帶， 促進和引導新生的軸芽［9］通過損傷部位順利進入遠端神經內膜管吞噬細胞， 如巨噬細胞和施萬細胞， 清除髓鞘和軸突碎片。 除了清除磷脂碎片， 巨噬細胞和施萬細胞還產生細胞因子（IL-6）， 增強軸突生長［10］。 清除碎片后，軸突芽再生開始于近端殘端并繼續向遠端殘端生長， 施萬細胞有助于引導軸突向遠端目標生長。軸突的生長速度大約1 mm／d， 所以神經缺損較大， 其再生時間較長， 部分甚至無法長入遠端髓鞘， 而在斷端形成假性神經瘤。 即使完全長入也可能出現神經束支對位偏差從而造成運動感覺功能無法恢復正常［10］。 而相比中樞神經系統， 周圍神經系統的再生能力較好。

4 PNI 的臨床修復方法

隨著周圍神經修復再生研究的深入， 世界范圍內的神經修復研究已經取得了很大進步［11］。 精細的顯微外科技術、 周圍神經地形學的進步以及對神經損傷的病理生理學和分子基礎的深入了解，都使轉化神經生理學領域發生了決定性的飛躍［12］。神經修復、 神經移植和神經轉移都有了顯著的改善， 神經功能及預后也得到了持續改善［12］。 在扎實的臨床實踐中， 一些外科技術策略已經被引入，如端對端神經吻合術、 人造神經套管術、 神經移植術、 組織工程材料、 基因工程材料［13］、 中醫康復技術［14］等。

4.1 手術治療

4.1.1 神經松懈術 包括神經外膜和神經內膜松懈術， 主要是神經受壓、 瘢痕形成等。 游離顯露神經后， 將神經外膜或神經內膜上的疤痕組織分離切除， 注意保護周圍血管［15］， 以解除神經受壓，便于神經修復。

4.1.2 神經移位術 將神經位置改變， 如由深層移到淺層， 適用于神經長度相對不夠而結構相對完整的患者［15］。 Lui［16］描述了一種內鏡下輔助的尺神經前皮下移位術， 即通過內鏡釋放深筋膜、支撐架、 肌間隔， 并將尺神經開放釋放并調動至肘管隧道遠端， 使得肘部水平的尺神經得到充分的減壓。

4.1.3 神經外膜縫合術 僅縫合神經外膜以保持神經結構的連續性， 不縫合神經質， 此手術方式相對簡單， 縫合時間較短， 對神經、 血管的損傷小。 既往研究表明， 神經外膜縫合術是神經修復的常用方式之一［17］。

4.1.4 神經束膜縫合術 1917 年由Langleg 最先提出， 直到1964 年Smith 才用于臨床［18］。 該手術需在顯微鏡下操作， 分離神經束， 切除兩斷端約1 cm外膜， 清除疤痕， 用縫線無張力縫合兩神經束支， 該縫合法在分離神經時容易造成神經損傷，神經對位時也可能出現神經對位錯誤， 且神經束直徑小， 對術者的縫合技術要求較高， 縫合時間相對延長， 所以該縫合方法較外膜縫合法在效果上并未提高。 劉耿等［19］在研究80 例尺神經損傷患者中分別采用神經外膜縫合術和神經束膜縫合術，發現雖然束膜縫合后神經傳導速度、 波幅較好，但對設備、 手術操作要求高， 而外膜縫合操作相對簡單， 血管保護較好， 利于神經修復， 對技術和設備不夠的基層醫院更優。

4.1.5 神經外膜束膜縫合術 在顯微鏡下， 分離兩端神經外膜， 顯露神經束。 將一段神經外膜及一段神經束膜縫至另一段的神經束膜和外膜。 神經中間部分做間斷束膜縫合。 鄧永上等［20］在研究128 例斷肢再植的PNI 患者中， 分別采用神經外膜縫合術和神經外膜束膜縫合術， 發現神經外膜束膜縫合術在手指功能恢復時間上明顯低于神經外膜縫合術， 說明神經外膜束膜縫合術在修復斷肢再植的PNI 中效果顯著， 具有較高臨床意義。

4.1.6 神經端端縫合法和神經端側縫合法 主要適用于神經缺損無法行無張力神經縫合時。 神經端端縫合將受體神經斷端和供體神經斷端縫合，神經端側縫合則為受體神經斷端和供體神經側方縫合。 Tateshita 等［21］在研究神經端端縫合和神經端側縫合在面神經損傷修復實驗中發現， 大直徑神經端對小直徑神經（縫合神經直徑比2 ∶1） 的端對端縫合， 在神經縫合后6 周， 再生軸的數量和再生率均顯著高于端側縫合， 然而， 2 組在12周時沒有顯著差異； 在6 周或12 周時軸突直徑也沒有差異， 盡管端端縫合和端側縫合在12 周時出現了等效的軸突再生， 但端端縫合的再生可能會減少目標器官肌肉萎縮， 因此， 在將粗神經與細神經縫合時， 端對端縫合可能更理想。 既往研究表明， 端端吻合術是周圍神經修復的金標準［22］。

4.1.7 神經移植術和神經導管 當PNI＞2.5 cm時， 傳統神經縫合方法已經無法吻合， 就需要行神經移植術。 其可分為自體神經移植和異體神經移植， 自體神經移植是連接回縮的神經末梢和末端器官之間的間隙。 理想情況下， 每一個再生軸突都與之前連接的相同類型的末端器官相匹配，從而恢復完整的功能。 然而， 這通常是不可能的，即使是顯微外科技術， 因為感覺和運動神經元大量丟失， 感覺和運動纖維不匹配， 以及目標器官位置變化， 所以即使自體神經移植被認為是修復神經的最有效的方法， 移植物中再生的有髓神經纖維數、 髓鞘厚度、 軸突直徑等均較常規方法顯著升高［23］， 但它有一個主要的缺陷， 即需要破壞健康神經［24］， 在供體造成神經功能損害， 受體也可能造成神經大小、 束支錯配等問題。 異體神經移植主要問題是免疫排斥反應［25］， 如何去除供體免疫原性， 成為學者研究的熱點。 方法有各種物理、 化學方法， 如低溫冷凍、 X 線放射、 化學試劑去細胞等方法以去除免疫原性， 利于神經修復再生［26］。 為加強神經再生效果， 很多學者嘗試運用小間隙套接吻合術修復神經損傷， 即采用神經導管在神經損傷的近端和遠端橋接， 構成一個密閉的有利于神經修復的微環境。 構成神經導管的材料有自體材料神經導管和生物材料神經導管。自體導管如動脈、 靜脈、 軟組織（肌肉、 肌腱）等， 靜脈導管是目前最受歡迎的神經導管， 眾多實驗證明靜脈導管在神經的傳導速度、 神經束的排列等方面具有優勢， 但是靜脈管壁薄， 容易塌陷， 支撐效果欠缺［27］。 動脈導管雖然在厚度彈性方面較靜脈導管好， 對動物模型很有價值， 但無法應用于臨床［28］。 生物材料導管如I 型膠原、 殼聚糖、 聚乙醇酸、 聚己內酯、 乳酸－羥基乙酸共聚物、 納米材料等， 從最初的不可降解材料發展為可降解材料， 大分子材料發展為小分子的納米材料， 神經導管的發展為神經修復提供了適宜的微環境， 也為神經修復提供了思路。

4.2 非手術治療

4.2.1 神經生長因子（NGF） NGF 對周圍和中樞神經系統神經細胞的存活、 生長和分化具有許多重要的調節功能［29］。 在神經再生過程中， 有很多神經相關細胞因子參與調節軸突的出芽、 延長以及與相應靶器官建立突觸關系。 研究人員將外源性神經調節蛋白（Neuregulin－1） 導入大鼠坐骨神經切斷模型， 發現Neuregulin－1 能加快軸突的生長， 促進神經運動、 感覺功能的恢復， 增加損傷部位神經纖維絲、 GAP－43、 S－100 等蛋白的表達［30］。 另有研究顯示， 給予外源性的NGF、 胰島素樣生長因子－1 （IGF－1）、 血管內皮生長因子（VEGF） 等均能促進神經再生和功能的改善［31］。4.2.2 組織工程 構建組織工程材料的三個關鍵點是生物支架材料、 種子細胞和各種生長因子。了解神經損傷的類型、 支架的構建和修復過程是治療PNI 和促進神經再生的必要條件［32］。 各種生物材料被用于構建神經支架［33］。 合成聚合物（如硅膠、 聚羥基乙酸和聚乳酸－乙醇酸共聚物） 和天然材料（如殼聚糖、 絲素蛋白、 細胞外基質成分）通常用于構建神經支架。 許多其他材料， 包括細胞外基質、 玻璃纖維、 陶瓷和金屬材料， 也被用于構建神經支架。 這些生物材料被制成特殊的結構和表面特征［33］。 在神經支架中植入支持細胞和／或加入NGF， 可進一步改善修復效果［33］。 初步研究表明， 這些神經支架的臨床應用能夠實現滿意的功能恢復。 因此， 組織工程神經移植為自體神經移植提供了一個很好的替代方案， 是神經組織工程中一個很有前途的前沿［33］。

4.2.3 基因工程 也稱基因拼接或基因重組技術， 以微生物學和分子生物學為基礎。 將患病基因剔除， 將正常功能基因通過體外重組導入體內，使其在體內復制、 轉錄和表達， 翻譯組裝優質蛋白或抑制體內某些基因的過度表達， 從而達到治療疾病目的［25］。 白鋼等［34］用NT－3－HUMSCs 聯合基因沉默SOCS3 治療SD 大鼠脊髓損傷， 發現可以促進損傷神經再生修復。 王依齡等［35］報道， 低氧誘導因子1α （HIF-1α） 可以促進損傷神經元的VEGF、 促紅細胞生成素、 熱激蛋白的表達， 發揮促進神經再生營養因子產生和抗細胞凋亡的作用，在PNI 的神經修復中發揮重要作用。 多名學者研究發現基因治療能夠提高神經修復的效果。 但目前該技術還存在很多問題， 如目的基因在宿主體內的穩定表達， 目的基因的選擇等［36］， 還涉及多基因聯合治療以及倫理等問題。

4.2.4 其他 隨著人工神經材料和設計的不斷改革和創新， 各種相關輔助技術得到了發展。 針灸、中藥、 干細胞移植、 脈沖電磁場［37］等都有報道在神經修復中起到積極作用。

5 PNI 再生修復效果

神經修復的主要目標是通過引導感覺神經、運動神經和自主神經軸突再生到遠端神經的環境中， 并在縫合線上減少纖維損失， 從而使目標器官的神經再生成為可能［38］。 在預測周圍神經修復的結果時需要考慮很多因素， 包括： 神經損傷的類型、 位置和程度； 手術時機； 類型的修理； 成束的同軸度； 手術技術等［39］。 目前主要通過實驗對象的形態學、 行為學、 電生理、 免疫組化、 神經纖維髓鞘數量等結果判斷其修復效果的高低。

6 小結

PNI 發生后修復緩慢， 隨著中國顯微外科技術50 多年的發展， 周圍神經修復取得一定進展。 無張力直接的神經修復術對神經恢復效果最顯著，而對神經缺損較大的患者， 自體神經移植仍是金標準。 各種各樣的生物工程、 組織工程、 基因工程都輔助參與周圍損傷修復， 可見神經修復已經不單純僅僅局限于顯微外科手術的治療， 而拓展為多學科的綜合治療方案。 盡管這樣， PNI 發生后很多功能還是無法完全恢復， 各種輔助治療手段也多試用在動物模型， 在人類神經修復上還有待于進一步研究探討。