周圍神經損傷與修復是國內外醫學基礎與臨床研究重要 課題。近10多年來由于神經生物學、分子生物學技術的發展,周圍神經損傷與修復的基礎和臨床研究進展較快,但神經損 傷后修復的功能恢復尚不理想,仍是有待攻克的難題。現將周 圍神經損傷與修復的基礎研究進展作一簡介。
1周圍神經損傷后的解剖生理變化
1.1神經元胞體和神經纖維近端的變化
構成周圍神經的神 經纖維來源于脊髓或脊神經節神經元的軸突。就周圍神經損 傷而論,多數為神經纖維損傷,即受傷部位在軸突。切斷、夾 傷或卡壓軸突會引起神經元損害。軸突反應是神經元損害的 一種綜合反應,表現為染色體溶解并伴隨生物化學和電生理改 變。反應強度與損傷部位和損傷程度(全部或部分)有關。 神經損傷后,在損傷近端,神經纖維的雪旺細胞代謝增強、增 殖加快,產生較多的神經生長因子供胞體生存需求,并保護 胞體。損傷部位與胞體的距離會直接影響胞體和軸突反應。損 傷部位越靠近胞體則傷害越大,近于胞體使殘存神經纖維所 含雪旺細胞數目減少,胞體不能從近段的雪旺細胞途徑獲取足 夠營養造成潰變甚至死亡。有實驗顯示:不同部位損傷出現 的胞體死亡和軸突反應則有差異。尹宗生等[1]報道,成年鼠臂 叢根性撕脫傷后,相應節段脊髓α運動神經元于傷后3d內死 亡23.7%,殘存神經元有明顯結構改變,功能狀態嚴重低下。R ich等[2]報道,在閉孔內肌水平處切斷坐骨神經,3周后相應脊 神經節內感覺神經胞體死亡22%。
胞體的形態變化可隨時間遷移呈動態改變,有實驗[1]表明:大鼠臂叢根性撕脫傷,前角α運動神經元于損傷后1d線 粒體明顯水腫、嵴消失,傷后4周線粒體減少最明顯;胞漿中 尼氏體崩解而減少,殘存尼氏體面積明顯縮小。若神經元沒有 死亡,隨時間延長,尼氏體數目和面積逐漸增加,6周后接近 對照組水平。
周圍神經損傷后,若細胞沒有死亡,則胞體內就會發生 一系列生化改變。主要有:胞體β和γ肌動蛋白mRNA增加,生 長相關蛋白(GAP-43)增加,降鈣素基因相關肽(CGRP)的合成 增加。GAP-43是神經元特異性膜結合蛋白之一,參與神經的發 育與修復。CGRP很可能是神經元再生過程中神經元-膠質細胞 相互作用的中介者。
神經斷裂損傷,數小時后近端軸突即可出芽再生,出芽 的纖維比原來的軸突數目更多。再生芽內充滿微管,伴以線 粒體、神經絲和管泡結,此時,雪旺細胞核中染色體分散,胞 漿中富含線粒體、多聚核糖體,基指狀突起及基底膜逐步包 繞再生芽而后發育成有髓或無髓神經纖維[3]。
1.2神經纖維遠端的變化
Waller變性是周圍神經損傷后其遠 端發生的主要病理解剖改變,主要表現為(1)軸突退變:由于 損傷造成軸突運輸阻斷,導致細胞質凝聚、液化,軸突脫髓鞘 而退變。主要包括微管崩解、神經絲向中央聚集和出現退變 的細胞器,如致密板層小體、多泡小體等。(2)雪旺細胞增殖形 成賓格內氏(Bungner)帶:神經斷裂后,雪旺細胞可清除變性 的碎屑,開始分裂、增殖,并在原來的神經內膜管內形成多數 縱行排列的柱狀細胞突,亦稱賓格內氏帶,為再生的軸突芽 提供向遠端推進的通道。
2周圍神經的顯微外科解剖
周圍神經損傷后的修復以外科手術為主,隨著神經顯微 外科技術的發展,周圍神經的顯微外科解剖學研究在多方面 也取得較大進展。
2.1神經功能束的鑒別
神經束膜縫合法的出現和應用,提 出了運動束與感覺束不容許錯對的新問題。要進行周圍神經干內神經束性質的研究,首先要解決神經功能束的鑒別問題。何蘊韶、鐘世鎮對神經組織染色法進行改良,提出了快速鑒 別方法,使之更接近于手術的實際應用。
在乙酰膽堿酯酶(AchE)組化法染色的切片上,酶反應 物呈深棕色。神經束主要特征如下(1)肌支代表束:一半以上的 有髓纖維顯示酶反應,反應物局限于有髓纖維的軸索內,僅 有少量無髓交感纖維反應物散在于有髓纖維之間。(2)皮支代表 束:有髓纖維均不顯酶反應,但其間有大量濃密的無髓交感 纖維呈強陽性反應。快速鑒別神經功能方法中,皮支代表束最 重要的鑒別特征,就是以色調強烈、團塊云絮狀無髓纖維為 主要依據,孵化處理30min開始顯示,1h左右就有良好的顯示效 果[4]。
2.2神經束在神經干內的排列定位研究
鐘世鎮等采用醋酸 滴浸后精細解剖分離法對四肢主要神經干(正中、尺、橈、 坐骨神經)內神經束進行了定位研究分析,并用斷面圖譜形式 ,將肌支代表束(運動束)、皮支代表束(感覺束)和混合 束位置加以顯示。據此提出了各種神經干不同部位損傷時,選 用的神經縫合方法[5],為神經修復手術提供了形態學依據。
3神經損傷后的胞體保護
3.1 神經損傷對胞體的影響
如前所述神經損傷后其近端會 出現軸突反應。盡管損傷部位是在軸突部分,但不可避免地 要累及相關的神經元胞體,引起軸突-胞體的綜合反應。一般 認為,神經損傷后相應的神經元出現退變→死亡或是短期退 變→撔菝邤→恢復正常。胞體能否存活的影響因素較多,其 中以損傷部位與胞體的距離和生物體的年齡影響較大。
殷琦等[6]報道,切斷成年免的腓總神經后6個月,L6~7、S1脊髓前角內約有50%運動神經元死亡。Kawamura等[7]報道,在截除下肢后4.5年和9年的2例病人腰髓中,截肢側的脊髓運動 神經元減少50%。
有關文獻提示:低齡動物的周圍神經損傷后,對胞體影 響較大,并且取得較為一致的意見。成年動物的神經損傷后 是否會出現神經元胞體死亡的問題,仍存在著爭議。問題可能 還涉及動物種系、神經損傷程度和損傷性質等影響因素。至 于對損傷部位越靠近胞體則損害越大的觀點已有了初步的共識 。
3.2神經損傷后對胞體的保護方法
神經損傷后應設法去除 傷害因素,保護胞體免于死亡,因為神經元胞體的存活是神 經修復的先決條件。胞體是軸突生長所需蛋白質及其它功能物 質的主要合成部位,并維持軸突的正常形態,由胞體向軸突 的軸漿運輸物質是軸突生長調節的重要因素。
為了保護胞體存活和神經元的再生,有關研究大都注重 于各種神經因子對神經元的營養活性,而且多以新生動物為 模型。近年來不斷發現各種神經營養因子均與神經再生、生長 有關。從收集到的文獻中提示:神經生長因子(Nerve Growth Fac tor,NGF)對感覺神經元的營養因子作用已得到公認。腦源性 神經營養因子(Brain Derived Neurotrphic Factor, BDNF)、睫狀源性 神經營養因子(Ciliary Neurotrophic Factor, CNTF)、神經營養素( Neurotrophin-3,NT-3)和膠質細胞源性神經營養因子(Glial cell line Derived Neurotrophic Factor, GDNF)等對運動神經元表達有不同 程度的營養活性,其中以GDNF的營養活性最強[8]。
孔吉明、鐘世鎮等[9]用失神經支配骨骼肌提取液對創傷 性運動神經元胞體死亡的保護作用進行實驗研究,結果顯示 提取液對神經元胞體具有保護作用。
由于對周圍神經損傷后,是否出現胞體死亡仍有爭議, 因此研究應用神經營養因子來保護胞體,使其免于死亡,是 否對神經再生具有積極作用還有待進一步研究。上述研究已證 實某些神經營養因子可以明顯地縮短神經元退變時程,降低 進入撔菝邤狀態的神經元數目,并能明顯地促進新生軸芽的 生長,說明神經營養因子對胞體具有保護作用。然而這方面 的研究報道較少,已有的研究又以新生幼年動物為研究對象, 易與細胞凋亡因素相混淆,其結果恐難闡明機理。
4神經損傷后的修復
4.1 神經修復的作用
如前所述,神經損傷后近端將出芽再 生,遠端waller變性后,基底膜的圓筒狀膜管即Bungner帶成為誘 導神經再生的通道。再生的軸突芽能否長入遠端的基底膜管, 取決于神經離斷近遠端的修復聯結。通過神經修復術,橋接 近遠端直接為再生芽遷移走入基底膜管創造了條件;另一方面 改善了軸漿運輸,發揮神經營養因子的營養作用和神經趨化 因子的趨化、誘導作用。
4.2 神經修復的方法
(1)神經縫接:神經干的遠端宜用束組 或束膜縫合法,神經干的近端宜用外膜縫合法[5]。(2)神經修 復的術式①神經移植術:利用自體一段神經纖維移位橋接損傷 神經是傳統的行之有效的辦法。因為自體神經移植術是一種“挖東墻、補西墻”的手術措施,移植體的來源受到很大的限 制,臨床上設計手術方案時,應選擇皮神經為移植體。②神 經移位術:利用鄰近神經進行移位縫接神經干,重建該神經支 配區域的運動和感覺功能。顧玉東等[10]在臂叢根性撕脫傷的 外科治療取得明顯療效。戴紹業等[11]提出了胸背神經轉位與 腋神經縫接術。劉運泉、鐘世鎮等[12]設計了橈神經部分肱三 頭肌支轉位修復臂叢下干的新術式。
4.3 神經修復的移植物
(1)神經組織移植物:分為自體、異 體和異種3種神經組織移植物。自體神經移植是一種傳統的有 效方法,但是受神經供體來源的限制,多限于皮神經(例如, 腓腸神經)為供體。異體和異種神經移植由于存在免疫排斥 反應尚未解決的問題,許多實驗研究仍以低等動物為對象,是 否有臨床應用價值有待進一步研究。
(2)非神經組織移植物: 為了克服神經組織來源上的困難,已有很多研究工作,用其它 生物材料代替神經組織橋接物,已見報道的有:靜脈、羊膜 管、骨骼肌、骨骼肌膜管等。孔吉明等[13]用肌橋橋接周圍神 經缺損的遠期觀察效果較好。(3)非生物組織移植物:為了克服 神經修復材料來源的困難,許多學者進行研究,用非生物材 料代替橋接物,已見報道的有:人造硅管、人造Dacron血管、透 明質酸管、多孔硅膠管,各家的研究報道都有良好的動物實 驗效果,但均未見有較理想的臨床應用效果,故難以推廣。