周围神经损伤与修复是国内外医学基础与临床研究重要 课题。近10多年来由于神经生物学、分子生物学技术的发展,周围神经损伤与修复的基础和临床研究进展较快,但神经损 伤后修复的功能恢复尚不理想,仍是有待攻克的难题。现将周 围神经损伤与修复的基础研究进展作一简介。
1周围神经损伤后的解剖生理变化
1.1神经元胞体和神经纤维近端的变化
构成周围神经的神 经纤维来源于脊髓或脊神经节神经元的轴突。就周围神经损 伤而论,多数为神经纤维损伤,即受伤部位在轴突。切断、夹 伤或卡压轴突会引起神经元损害。轴突反应是神经元损害的 一种综合反应,表现为染色体溶解并伴随生物化学和电生理改 变。反应强度与损伤部位和损伤程度(全部或部分)有关。 神经损伤后,在损伤近端,神经纤维的雪旺细胞代谢增强、增 殖加快,产生较多的神经生长因子供胞体生存需求,并保护 胞体。损伤部位与胞体的距离会直接影响胞体和轴突反应。损 伤部位越靠近胞体则伤害越大,近于胞体使残存神经纤维所 含雪旺细胞数目减少,胞体不能从近段的雪旺细胞途径获取足 够营养造成溃变甚至死亡。有实验显示:不同部位损伤出现 的胞体死亡和轴突反应则有差异。尹宗生等[1]报道,成年鼠臂 丛根性撕脱伤后,相应节段脊髓α运动神经元于伤后3d内死 亡23.7%,残存神经元有明显结构改变,功能状态严重低下。R ich等[2]报道,在闭孔内肌水平处切断坐骨神经,3周后相应脊 神经节内感觉神经胞体死亡22%。
胞体的形态变化可随时间迁移呈动态改变,有实验[1]表明:大鼠臂丛根性撕脱伤,前角α运动神经元于损伤后1d线 粒体明显水肿、嵴消失,伤后4周线粒体减少最明显;胞浆中 尼氏体崩解而减少,残存尼氏体面积明显缩小。若神经元没有 死亡,随时间延长,尼氏体数目和面积逐渐增加,6周后接近 对照组水平。
周围神经损伤后,若细胞没有死亡,则胞体内就会发生 一系列生化改变。主要有:胞体β和γ肌动蛋白mRNA增加,生 长相关蛋白(GAP-43)增加,降钙素基因相关肽(CGRP)的合成 增加。GAP-43是神经元特异性膜结合蛋白之一,参与神经的发 育与修复。CGRP很可能是神经元再生过程中神经元-胶质细胞 相互作用的中介者。
神经断裂损伤,数小时后近端轴突即可出芽再生,出芽 的纤维比原来的轴突数目更多。再生芽内充满微管,伴以线 粒体、神经丝和管泡结,此时,雪旺细胞核中染色体分散,胞 浆中富含线粒体、多聚核糖体,基指状突起及基底膜逐步包 绕再生芽而后发育成有髓或无髓神经纤维[3]。
1.2神经纤维远端的变化
Waller变性是周围神经损伤后其远 端发生的主要病理解剖改变,主要表现为(1)轴突退变:由于 损伤造成轴突运输阻断,导致细胞质凝聚、液化,轴突脱髓鞘 而退变。主要包括微管崩解、神经丝向中央聚集和出现退变 的细胞器,如致密板层小体、多泡小体等。(2)雪旺细胞增殖形 成宾格内氏(Bungner)带:神经断裂后,雪旺细胞可清除变性 的碎屑,开始分裂、增殖,并在原来的神经内膜管内形成多数 纵行排列的柱状细胞突,亦称宾格内氏带,为再生的轴突芽 提供向远端推进的通道。
2周围神经的显微外科解剖
周围神经损伤后的修复以外科手术为主,随着神经显微 外科技术的发展,周围神经的显微外科解剖学研究在多方面 也取得较大进展。
2.1神经功能束的鉴别
神经束膜缝合法的出现和应用,提 出了运动束与感觉束不容许错对的新问题。要进行周围神经干内神经束性质的研究,首先要解决神经功能束的鉴别问题。何蕴韶、钟世镇对神经组织染色法进行改良,提出了快速鉴 别方法,使之更接近于手术的实际应用。
在乙酰胆碱酯酶(AchE)组化法染色的切片上,酶反应 物呈深棕色。神经束主要特征如下(1)肌支代表束:一半以上的 有髓纤维显示酶反应,反应物局限于有髓纤维的轴索内,仅 有少量无髓交感纤维反应物散在于有髓纤维之间。(2)皮支代表 束:有髓纤维均不显酶反应,但其间有大量浓密的无髓交感 纤维呈强阳性反应。快速鉴别神经功能方法中,皮支代表束最 重要的鉴别特征,就是以色调强烈、团块云絮状无髓纤维为 主要依据,孵化处理30min开始显示,1h左右就有良好的显示效 果[4]。
2.2神经束在神经干内的排列定位研究
钟世镇等采用醋酸 滴浸后精细解剖分离法对四肢主要神经干(正中、尺、桡、 坐骨神经)内神经束进行了定位研究分析,并用断面图谱形式 ,将肌支代表束(运动束)、皮支代表束(感觉束)和混合 束位置加以显示。据此提出了各种神经干不同部位损伤时,选 用的神经缝合方法[5],为神经修复手术提供了形态学依据。
3神经损伤后的胞体保护
3.1 神经损伤对胞体的影响
如前所述神经损伤后其近端会 出现轴突反应。尽管损伤部位是在轴突部分,但不可避免地 要累及相关的神经元胞体,引起轴突-胞体的综合反应。一般 认为,神经损伤后相应的神经元出现退变→死亡或是短期退 变→撔菝邤→恢复正常。胞体能否存活的影响因素较多,其 中以损伤部位与胞体的距离和生物体的年龄影响较大。
殷琦等[6]报道,切断成年免的腓总神经后6个月,L6~7、S1脊髓前角内约有50%运动神经元死亡。Kawamura等[7]报道,在截除下肢后4.5年和9年的2例病人腰髓中,截肢侧的脊髓运动 神经元减少50%。
有关文献提示:低龄动物的周围神经损伤后,对胞体影 响较大,并且取得较为一致的意见。成年动物的神经损伤后 是否会出现神经元胞体死亡的问题,仍存在着争议。问题可能 还涉及动物种系、神经损伤程度和损伤性质等影响因素。至 于对损伤部位越靠近胞体则损害越大的观点已有了初步的共识 。
3.2神经损伤后对胞体的保护方法
神经损伤后应设法去除 伤害因素,保护胞体免于死亡,因为神经元胞体的存活是神 经修复的先决条件。胞体是轴突生长所需蛋白质及其它功能物 质的主要合成部位,并维持轴突的正常形态,由胞体向轴突 的轴浆运输物质是轴突生长调节的重要因素。
为了保护胞体存活和神经元的再生,有关研究大都注重 于各种神经因子对神经元的营养活性,而且多以新生动物为 模型。近年来不断发现各种神经营养因子均与神经再生、生长 有关。从收集到的文献中提示:神经生长因子(Nerve Growth Fac tor,NGF)对感觉神经元的营养因子作用已得到公认。脑源性 神经营养因子(Brain Derived Neurotrphic Factor, BDNF)、睫状源性 神经营养因子(Ciliary Neurotrophic Factor, CNTF)、神经营养素( Neurotrophin-3,NT-3)和胶质细胞源性神经营养因子(Glial cell line Derived Neurotrophic Factor, GDNF)等对运动神经元表达有不同 程度的营养活性,其中以GDNF的营养活性最强[8]。
孔吉明、钟世镇等[9]用失神经支配骨骼肌提取液对创伤 性运动神经元胞体死亡的保护作用进行实验研究,结果显示 提取液对神经元胞体具有保护作用。
由于对周围神经损伤后,是否出现胞体死亡仍有争议, 因此研究应用神经营养因子来保护胞体,使其免于死亡,是 否对神经再生具有积极作用还有待进一步研究。上述研究已证 实某些神经营养因子可以明显地缩短神经元退变时程,降低 进入撔菝邤状态的神经元数目,并能明显地促进新生轴芽的 生长,说明神经营养因子对胞体具有保护作用。然而这方面 的研究报道较少,已有的研究又以新生幼年动物为研究对象, 易与细胞凋亡因素相混淆,其结果恐难阐明机理。
4神经损伤后的修复
4.1 神经修复的作用
如前所述,神经损伤后近端将出芽再 生,远端waller变性后,基底膜的圆筒状膜管即Bungner带成为诱 导神经再生的通道。再生的轴突芽能否长入远端的基底膜管, 取决于神经离断近远端的修复联结。通过神经修复术,桥接 近远端直接为再生芽迁移走入基底膜管创造了条件;另一方面 改善了轴浆运输,发挥神经营养因子的营养作用和神经趋化 因子的趋化、诱导作用。
4.2 神经修复的方法
(1)神经缝接:神经干的远端宜用束组 或束膜缝合法,神经干的近端宜用外膜缝合法[5]。(2)神经修 复的术式①神经移植术:利用自体一段神经纤维移位桥接损伤 神经是传统的行之有效的办法。因为自体神经移植术是一种“挖东墙、补西墙”的手术措施,移植体的来源受到很大的限 制,临床上设计手术方案时,应选择皮神经为移植体。②神 经移位术:利用邻近神经进行移位缝接神经干,重建该神经支 配区域的运动和感觉功能。顾玉东等[10]在臂丛根性撕脱伤的 外科治疗取得明显疗效。戴绍业等[11]提出了胸背神经转位与 腋神经缝接术。刘运泉、钟世镇等[12]设计了桡神经部分肱三 头肌支转位修复臂丛下干的新术式。
4.3 神经修复的移植物
(1)神经组织移植物:分为自体、异 体和异种3种神经组织移植物。自体神经移植是一种传统的有 效方法,但是受神经供体来源的限制,多限于皮神经(例如, 腓肠神经)为供体。异体和异种神经移植由于存在免疫排斥 反应尚未解决的问题,许多实验研究仍以低等动物为对象,是 否有临床应用价值有待进一步研究。
(2)非神经组织移植物: 为了克服神经组织来源上的困难,已有很多研究工作,用其它 生物材料代替神经组织桥接物,已见报道的有:静脉、羊膜 管、骨骼肌、骨骼肌膜管等。孔吉明等[13]用肌桥桥接周围神 经缺损的远期观察效果较好。(3)非生物组织移植物:为了克服 神经修复材料来源的困难,许多学者进行研究,用非生物材 料代替桥接物,已见报道的有:人造硅管、人造Dacron血管、透 明质酸管、多孔硅胶管,各家的研究报道都有良好的动物实 验效果,但均未见有较理想的临床应用效果,故难以推广。