周围神经移植修复急性脊髓损伤研究的进展*
作者：郭庆山
单位：第三军医大学大坪医院(野战外科研究所)骨科，重庆，400042
关键词：
中国康复医学杂志990519 1 历史与现状
早在三、四十年代，人们就发现游离周围神经(free peripheral nerves, FPN)脊髓内移植可使损伤轴突出芽，到了七、八十年代，很多学者以令人信服的形态学证据证实，FPN脊髓内移植能使损伤神经元发挥很大的再生潜能，生长突破宿主-移植物界面，移植的神经能被较好地神经化，再生轴突的胞体多分布于损伤处附近。长传导束(如皮质脊髓束)的再生则较困难，有作者认为，神经元胞体至损伤处的距离可能是影响轴突再生的重要因素。Cheng等〔1〕则持不同见解，认为长脊髓束的再生并非受单一因素作用，损伤前路径的重建和抑制性因素的影响也不容忽视，复合细神经移植(以较多根细神经桥接脊髓缺损处)比粗神经干有更高的精确性，可将再生轴突自非容受性的白质引导至容受性的灰质，避开少突胶质细胞的抑制性蛋白质，试验动物后肢功能逐步改善，皮质脊髓束再生通过移植物进入“腰膨大”。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后轴突再生在较大的哺乳动物也有报道，如Moissonnier〔2〕用成年猎犬以辣根过氧化物酶示踪法发现，长入FPN内的脊髓神经元轴突长度大于10mm，其胞体位于FPN附近，大多具有运动神经元的形态。周围神经脊髓内移植，诱发宿主的再生潜能，为脊髓神经元再生创造了良好的微环境，是个适宜的治疗措施。然而，这种移植物的神经化比较微弱，未发现动物有明显的行为功能改善。单纯FPN移植很难达到修复SCI的目的，应用联合移植可提高恢复程度。
, 百拇医药
2 周围神经与促轴突生长因素联合移植
2.1 增加血液供应
脊髓由椎管、韧带包绕，受体床血供差，移植神经干厚度较大时，组织液渗透及重新获得血管支配困难，往往发生“中心性坏死”，因此移植中血液供应因素一直备受关注。
带血管周围神经(vascularized peripheral nerve, VPN)移植的概念由Taylor和Ham提出，王氏〔3,4〕的研究认为，VPN移植后不仅保证其本身的血循环良好，还可以改善邻近脊髓组织的血供，有利于减轻继发性损伤，减少局部神经元死亡，促进轴突再生；雪旺氏细胞和成纤维细胞等成份存活和大量繁殖，可以提供丰富的神经营养因子(neurotrophic factor, NTF)及其他营养物质，吸引神经纤维长入移植物；神经-脊髓交界处“自切”反应不明显，胶质瘢痕也较少，是一种较接近生理状态的移植。但是带血管的神经移植至多只能恢复脊髓的传导功能，不能取代缺失的神经组织，不具有正常脊髓的解剖学特征，对神经环路沟通并无很大作用。带蒂网膜移植也是一个改善血液供应的方法，将其置于脊髓损伤处，可使损伤区恢复几乎正常的血流量，再生轴突密度增多，并可通过长段神经移植物〔5〕。
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2.2 雪旺氏细胞和神经营养因子的作用
雪旺氏细胞包被周围神经轴突，能分泌多种神经营养物质，尤其是在华勒氏变性期，释放的神经营养因子(nerve growth factor, NGF)和其他的NTF高于正常的10倍。雪旺氏细胞分泌的细胞外基质构成长管状结构，为轴突的再生与延伸提供合适的通道。该细胞植入成鼠脊髓损伤腔，还可以抑制星形胶质细胞、减轻胶质瘢痕，缩小损伤腔，为轴突再生提供良好的局部环境。可见，在神经再生中雪旺氏细胞不仅为再生轴突提供支架样接触引导作用，更为重要的是通过合成与分泌NTF，来调节、促进神经元的存活和轴突再生。
神经营养因子是神经系统最重要的生物活性因子之一，对神经细胞的生长、发育、分化、再生及功能特性的表达均有重要的调节作用，其中的NGF最早被纯化，研究也最为广泛。Fernadez以渗透性微泵将NGF注入鼠脊髓，证实NGF能促进和诱导背根内小神经元和某些脊髓神经元的轴突长入移植的坐骨神经，并发现皮质脊髓束轴突生长明显增多〔6〕，其他作者也有相同的结果。有两种可能机理：一是NGF直接增加后根神经节神经元和脊髓神经元的再生潜能；另一个是NGF行使非直接的由胶质细胞介导的效应，提高轴突对脊髓-移植物界面的穿透力〔6〕。
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骨骼肌中含特异的运动神经营养因子，能促进脊髓运动神经元生长发育，被称为肌肉源神经诱向(营养)因子(myogenic neurotrophic factors, MNTF)。周氏〔7〕用细胞钓蛋白法，从SD大鼠骨骼肌提取液中分离出35kD和22kD两种蛋白分子，对前角运动神经元的存活有明显的生物效应，35kD蛋白分子还有诱导神经细胞突起生长的作用，已将它们分别命名为MNTF1和MNTF2。王氏〔8〕将35kD和22kD两种MNTF应用于FPN移植修复脊髓损伤的研究中，发现MNTF明显增强脊髓神经元，尤其是运动神经元的再生能力，并有营养移植神经中雪旺氏细胞的作用。也有试验提示，骨骼肌提取液对培养的脊髓背根神经节感觉神经元的生长亦有明显的促进作用。对这些实验结果的解释是：骨骼肌既是下级躯体运动神经元的靶组织，也是初级感觉神经元的周围靶组织，对二者都有营养作用。
2.3 分子生物学研究
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分子生物学中，一个非常有希望的边缘学科是开发基因修饰细胞产生治疗性蛋白质。选择基因修饰载体细胞有几个条件，包括体外活力、植入CNS后能否存活、有无利于轴突再生的自然本质。目前多用成纤维细胞和雪旺氏细胞，这些细胞在体外及植入CNS都易成活，并且它们自然分泌的细胞外基质、胶原和营养因子是体外轴突再生的较好基质。NTF基因导入脊髓有两种方式：一是在体外将NTF基因导入载体细胞，再输入体内，使其表达NTF而达到治疗目的。Tuszynski等〔9〕体外修饰成纤维细胞，使之产生和分泌NGF，再注入大鼠未损伤脊髓。移植细胞稳定的表达NGF，并使脊髓轴突大量再生，这些轴突为感觉源性，由胶质细胞包被，常见到髓鞘化。NTF基因导入脊髓的另一种方式，是利用某些病毒(如疱疹病毒)使NTF基因直接与体内有关组织的细胞整合，进而表达NTF。
由于移植基因修饰细胞可以产生促进神经修复的营养因子，而且不受移植时间、取材、给药途径等因素的限制，因而展现出广阔的应用前景。然而，培养细胞需要严格而昂贵的实验条件，产量十分有限，故其应用性研究尚需大量工作。
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脊髓的分子生物学研究并不仅限于营养因子，抑制性蛋白也是该区域的热点。CNS中少突胶质细胞是主要的髓磷脂产生细胞，Schwab等〔10〕发现，CNS损伤后，这些细胞释放一种神经生长抑制因子-髓相关轴突生长抑制蛋白(myelin-associated neurite-growth-inhibitory proteins)。Schwab等〔10〕用该抑制因子的单克隆抗体IN-1置于移植处，产生显著的效果，再生轴突生长速度达1mm/d，总长度超过10mm，而对照组仅为1mm。皮质脊髓束轴突的再生也明显增加，但数量和距离仍然有限。他们还发现了一种NTF，即神经营养因子-3(NT-3)，与中和抗体IN-1协同应用，能增加皮质脊髓束再生穿过损伤区的量，并可长距离再生，一些轴突甚至到达低腰段、骶段脊髓。作为移植的辅助措施，该方法有很大意义。
2.4 其他方法的应用
王氏〔11〕认为，单纯VPN移植修复脊髓损伤，有较多的神经纤维通过第一神经-脊髓连接处，但仅有少数通过第二个吻合口。在已建立VPN移植修复脊髓损伤的基础上〔3,4〕，进一步研究了二步吻合技术的作用，认为此方法清除了第二连接处的瘢痕障碍，能够改善神经纤维跨越第二接头的能力〔11〕，亦为研究脊髓损伤的修复增加了新手段。脊髓损伤较重要的发病机理之一是微血管阻塞，引起脊髓缺血、缺氧和水肿，高压氧治疗下血氧含量增加，可改善脊髓的缺氧状态，减轻脊髓的缺血及水肿，保存较多的神经组织，并促进损伤轴突再生，有利于损伤脊髓的恢复。电磁场刺激也可促进神经再生，用电磁场治疗大鼠脊髓损伤，能使通过损伤处的神经纤维显著增多，并且直径粗大。这些方法是促进神经生长的新途径，将成为临床治疗中枢神经损伤的有效辅助手段。
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*王爱民审阅
参考文献
1 Cheng H, Cao Y, Olson L. Spinal cord repair in adult paraplegic rats: partial restoration of hind limb function. Science，1996, 273: 510.
2 Moissonnier P, Reviron T, Ye JH, et al. Motoneurons of the injured spinal cord of the adult dog can grow lengthy axons into an autologous peripheral nerve graft. A retrograde axonal tracing study. Spinal Cord，1996，34(6): 320.
, 百拇医药
3 王爱民, 周肇平, 周明华, 等. 自体带血管神经移植修复脊髓损伤的初步研究. 中华骨科杂志，1995, 15(10): 695.
4 王爱民, 周肇平, 周明华, 等. 血循环因素在鼠周围神经移植修复脊髓损伤中的作用. 中华神经外科杂志，1996, 12(3): 160.
5 王建中, 索广文, 周志道. 狗脊髓截除自体隐神经大网膜移植的初步观察. 中国脊柱脊髓杂志，1997, 7(2): 67.
6 Fernandez E, Pallini R, Lauretti, et al. Spinal cord transection in adult rats: effect of local infusion of nerve growth factor on the corticospinal tract axon. Neurosury，1993, 33: 889.
, 百拇医药
7 周明华, 吴玺印, 任峰, 等. 大鼠骨骼肌提取液22, 35kD蛋白分子对脊髓腰段前角运动神经元的影响. 科学通报，1992, B辑37(9): 841.
8 王爱民. 肌肉源神经营养因子对游离周围神经修复脊髓损伤的作用. 中华医学杂志，1994, 6: 366.
9 Tuszynski MH, Peterson DA, Ray J, et al. Fibroblasts genetically modified to produce nerve growth factor induce robust neuritic ingrowth after grafting to the spinal cord. Exp Neurol，1994, 126: 1-14.
10 Schnell L, Schwab ME. Axonal regeneration in the rat spinal cord produced by an antibody against myelin-associated neurite growth inhibitor. Nature，1990, 343: 269.
11 王爱民. 二步吻合技术在鼠带血管神经移植修复脊髓损伤中的应用. 中华外科杂志，1994, 4: 239.
收稿日期：1998-12-01, http://www.100md.com
单位：第三军医大学大坪医院(野战外科研究所)骨科，重庆，400042
关键词：
中国康复医学杂志990519 1 历史与现状
早在三、四十年代，人们就发现游离周围神经(free peripheral nerves, FPN)脊髓内移植可使损伤轴突出芽，到了七、八十年代，很多学者以令人信服的形态学证据证实，FPN脊髓内移植能使损伤神经元发挥很大的再生潜能，生长突破宿主-移植物界面，移植的神经能被较好地神经化，再生轴突的胞体多分布于损伤处附近。长传导束(如皮质脊髓束)的再生则较困难，有作者认为，神经元胞体至损伤处的距离可能是影响轴突再生的重要因素。Cheng等〔1〕则持不同见解，认为长脊髓束的再生并非受单一因素作用，损伤前路径的重建和抑制性因素的影响也不容忽视，复合细神经移植(以较多根细神经桥接脊髓缺损处)比粗神经干有更高的精确性，可将再生轴突自非容受性的白质引导至容受性的灰质，避开少突胶质细胞的抑制性蛋白质，试验动物后肢功能逐步改善，皮质脊髓束再生通过移植物进入“腰膨大”。脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)后轴突再生在较大的哺乳动物也有报道，如Moissonnier〔2〕用成年猎犬以辣根过氧化物酶示踪法发现，长入FPN内的脊髓神经元轴突长度大于10mm，其胞体位于FPN附近，大多具有运动神经元的形态。周围神经脊髓内移植，诱发宿主的再生潜能，为脊髓神经元再生创造了良好的微环境，是个适宜的治疗措施。然而，这种移植物的神经化比较微弱，未发现动物有明显的行为功能改善。单纯FPN移植很难达到修复SCI的目的，应用联合移植可提高恢复程度。
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2 周围神经与促轴突生长因素联合移植
2.1 增加血液供应
脊髓由椎管、韧带包绕，受体床血供差，移植神经干厚度较大时，组织液渗透及重新获得血管支配困难，往往发生“中心性坏死”，因此移植中血液供应因素一直备受关注。
带血管周围神经(vascularized peripheral nerve, VPN)移植的概念由Taylor和Ham提出，王氏〔3,4〕的研究认为，VPN移植后不仅保证其本身的血循环良好，还可以改善邻近脊髓组织的血供，有利于减轻继发性损伤，减少局部神经元死亡，促进轴突再生；雪旺氏细胞和成纤维细胞等成份存活和大量繁殖，可以提供丰富的神经营养因子(neurotrophic factor, NTF)及其他营养物质，吸引神经纤维长入移植物；神经-脊髓交界处“自切”反应不明显，胶质瘢痕也较少，是一种较接近生理状态的移植。但是带血管的神经移植至多只能恢复脊髓的传导功能，不能取代缺失的神经组织，不具有正常脊髓的解剖学特征，对神经环路沟通并无很大作用。带蒂网膜移植也是一个改善血液供应的方法，将其置于脊髓损伤处，可使损伤区恢复几乎正常的血流量，再生轴突密度增多，并可通过长段神经移植物〔5〕。
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2.2 雪旺氏细胞和神经营养因子的作用
雪旺氏细胞包被周围神经轴突，能分泌多种神经营养物质，尤其是在华勒氏变性期，释放的神经营养因子(nerve growth factor, NGF)和其他的NTF高于正常的10倍。雪旺氏细胞分泌的细胞外基质构成长管状结构，为轴突的再生与延伸提供合适的通道。该细胞植入成鼠脊髓损伤腔，还可以抑制星形胶质细胞、减轻胶质瘢痕，缩小损伤腔，为轴突再生提供良好的局部环境。可见，在神经再生中雪旺氏细胞不仅为再生轴突提供支架样接触引导作用，更为重要的是通过合成与分泌NTF，来调节、促进神经元的存活和轴突再生。
神经营养因子是神经系统最重要的生物活性因子之一，对神经细胞的生长、发育、分化、再生及功能特性的表达均有重要的调节作用，其中的NGF最早被纯化，研究也最为广泛。Fernadez以渗透性微泵将NGF注入鼠脊髓，证实NGF能促进和诱导背根内小神经元和某些脊髓神经元的轴突长入移植的坐骨神经，并发现皮质脊髓束轴突生长明显增多〔6〕，其他作者也有相同的结果。有两种可能机理：一是NGF直接增加后根神经节神经元和脊髓神经元的再生潜能；另一个是NGF行使非直接的由胶质细胞介导的效应，提高轴突对脊髓-移植物界面的穿透力〔6〕。
, http://www.100md.com
骨骼肌中含特异的运动神经营养因子，能促进脊髓运动神经元生长发育，被称为肌肉源神经诱向(营养)因子(myogenic neurotrophic factors, MNTF)。周氏〔7〕用细胞钓蛋白法，从SD大鼠骨骼肌提取液中分离出35kD和22kD两种蛋白分子，对前角运动神经元的存活有明显的生物效应，35kD蛋白分子还有诱导神经细胞突起生长的作用，已将它们分别命名为MNTF1和MNTF2。王氏〔8〕将35kD和22kD两种MNTF应用于FPN移植修复脊髓损伤的研究中，发现MNTF明显增强脊髓神经元，尤其是运动神经元的再生能力，并有营养移植神经中雪旺氏细胞的作用。也有试验提示，骨骼肌提取液对培养的脊髓背根神经节感觉神经元的生长亦有明显的促进作用。对这些实验结果的解释是：骨骼肌既是下级躯体运动神经元的靶组织，也是初级感觉神经元的周围靶组织，对二者都有营养作用。
2.3 分子生物学研究
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分子生物学中，一个非常有希望的边缘学科是开发基因修饰细胞产生治疗性蛋白质。选择基因修饰载体细胞有几个条件，包括体外活力、植入CNS后能否存活、有无利于轴突再生的自然本质。目前多用成纤维细胞和雪旺氏细胞，这些细胞在体外及植入CNS都易成活，并且它们自然分泌的细胞外基质、胶原和营养因子是体外轴突再生的较好基质。NTF基因导入脊髓有两种方式：一是在体外将NTF基因导入载体细胞，再输入体内，使其表达NTF而达到治疗目的。Tuszynski等〔9〕体外修饰成纤维细胞，使之产生和分泌NGF，再注入大鼠未损伤脊髓。移植细胞稳定的表达NGF，并使脊髓轴突大量再生，这些轴突为感觉源性，由胶质细胞包被，常见到髓鞘化。NTF基因导入脊髓的另一种方式，是利用某些病毒(如疱疹病毒)使NTF基因直接与体内有关组织的细胞整合，进而表达NTF。
由于移植基因修饰细胞可以产生促进神经修复的营养因子，而且不受移植时间、取材、给药途径等因素的限制，因而展现出广阔的应用前景。然而，培养细胞需要严格而昂贵的实验条件，产量十分有限，故其应用性研究尚需大量工作。
, http://www.100md.com
脊髓的分子生物学研究并不仅限于营养因子，抑制性蛋白也是该区域的热点。CNS中少突胶质细胞是主要的髓磷脂产生细胞，Schwab等〔10〕发现，CNS损伤后，这些细胞释放一种神经生长抑制因子-髓相关轴突生长抑制蛋白(myelin-associated neurite-growth-inhibitory proteins)。Schwab等〔10〕用该抑制因子的单克隆抗体IN-1置于移植处，产生显著的效果，再生轴突生长速度达1mm/d，总长度超过10mm，而对照组仅为1mm。皮质脊髓束轴突的再生也明显增加，但数量和距离仍然有限。他们还发现了一种NTF，即神经营养因子-3(NT-3)，与中和抗体IN-1协同应用，能增加皮质脊髓束再生穿过损伤区的量，并可长距离再生，一些轴突甚至到达低腰段、骶段脊髓。作为移植的辅助措施，该方法有很大意义。
2.4 其他方法的应用
王氏〔11〕认为，单纯VPN移植修复脊髓损伤，有较多的神经纤维通过第一神经-脊髓连接处，但仅有少数通过第二个吻合口。在已建立VPN移植修复脊髓损伤的基础上〔3,4〕，进一步研究了二步吻合技术的作用，认为此方法清除了第二连接处的瘢痕障碍，能够改善神经纤维跨越第二接头的能力〔11〕，亦为研究脊髓损伤的修复增加了新手段。脊髓损伤较重要的发病机理之一是微血管阻塞，引起脊髓缺血、缺氧和水肿，高压氧治疗下血氧含量增加，可改善脊髓的缺氧状态，减轻脊髓的缺血及水肿，保存较多的神经组织，并促进损伤轴突再生，有利于损伤脊髓的恢复。电磁场刺激也可促进神经再生，用电磁场治疗大鼠脊髓损伤，能使通过损伤处的神经纤维显著增多，并且直径粗大。这些方法是促进神经生长的新途径，将成为临床治疗中枢神经损伤的有效辅助手段。
, 百拇医药
*王爱民审阅
参考文献
1 Cheng H, Cao Y, Olson L. Spinal cord repair in adult paraplegic rats: partial restoration of hind limb function. Science，1996, 273: 510.
2 Moissonnier P, Reviron T, Ye JH, et al. Motoneurons of the injured spinal cord of the adult dog can grow lengthy axons into an autologous peripheral nerve graft. A retrograde axonal tracing study. Spinal Cord，1996，34(6): 320.
, 百拇医药
3 王爱民, 周肇平, 周明华, 等. 自体带血管神经移植修复脊髓损伤的初步研究. 中华骨科杂志，1995, 15(10): 695.
4 王爱民, 周肇平, 周明华, 等. 血循环因素在鼠周围神经移植修复脊髓损伤中的作用. 中华神经外科杂志，1996, 12(3): 160.
5 王建中, 索广文, 周志道. 狗脊髓截除自体隐神经大网膜移植的初步观察. 中国脊柱脊髓杂志，1997, 7(2): 67.
6 Fernandez E, Pallini R, Lauretti, et al. Spinal cord transection in adult rats: effect of local infusion of nerve growth factor on the corticospinal tract axon. Neurosury，1993, 33: 889.
, 百拇医药
7 周明华, 吴玺印, 任峰, 等. 大鼠骨骼肌提取液22, 35kD蛋白分子对脊髓腰段前角运动神经元的影响. 科学通报，1992, B辑37(9): 841.
8 王爱民. 肌肉源神经营养因子对游离周围神经修复脊髓损伤的作用. 中华医学杂志，1994, 6: 366.
9 Tuszynski MH, Peterson DA, Ray J, et al. Fibroblasts genetically modified to produce nerve growth factor induce robust neuritic ingrowth after grafting to the spinal cord. Exp Neurol，1994, 126: 1-14.
10 Schnell L, Schwab ME. Axonal regeneration in the rat spinal cord produced by an antibody against myelin-associated neurite growth inhibitor. Nature，1990, 343: 269.
11 王爱民. 二步吻合技术在鼠带血管神经移植修复脊髓损伤中的应用. 中华外科杂志，1994, 4: 239.
收稿日期：1998-12-01, http://www.100md.com