周圍神經(jīng)轉(zhuǎn)位修復(fù)脊髓損傷的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、[研究背景和目的]脊髓損傷(spinalcordinjuries，SCI)的修復(fù)是神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是困擾骨科醫(yī)生的一大難題，原因之一是由于損傷脊髓的再生能力極其有限[1]。從脊髓損傷治療的策略來(lái)看，完全恢復(fù)脊髓功能非常困難而且并非必要，治療的目的應(yīng)該是恢復(fù)對(duì)生活質(zhì)量有重要作用的那一部分功能[2]。各種脊髓損傷治療措施實(shí)現(xiàn)的難易程度有很大不同[3]，從易到難依次為：再髓鞘化、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)和釋放、軸突出芽和形成合適的突觸、殘

2、存神經(jīng)元的軸突再生、遠(yuǎn)距離的軸突再生并精確連接到靶器官、神經(jīng)元再生。Tatagibe等[4，5]認(rèn)為必須具備下列3個(gè)條件才能使受損脊髓的軸突得以成功地再生：①必須具有一定數(shù)量的神經(jīng)元存活，因?yàn)檩S突再生所需要的結(jié)構(gòu)和功能性物質(zhì)只能在胞體內(nèi)合成；②再生的軸突必須生長(zhǎng)足夠的距離，以穿過(guò)或繞過(guò)脊髓受損部位；③再生的軸突必須定位于合適的靶細(xì)胞并形成功能性連接。為促使受損脊髓盡可能恢復(fù)功能，可采用以下策略[6]：①保護(hù)損傷后殘存的神經(jīng)組織，限制繼發(fā)

3、性細(xì)胞破壞；②應(yīng)用各種橋接物的移植，以替代缺失的神經(jīng)組織；③阻斷內(nèi)源性神經(jīng)再生抑制性因素的作用；④增強(qiáng)殘存神經(jīng)回路的重新塑型，促進(jìn)功能的恢復(fù)。SCI后修復(fù)的相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的途徑是通過(guò)殘留神經(jīng)元軸突殘端出芽或殘留軸突側(cè)支出芽(即神經(jīng)的可塑性)的形式再生，并延伸至相應(yīng)的靶細(xì)胞，形成突觸聯(lián)系，重建相應(yīng)的神經(jīng)回路，從而恢復(fù)或部分恢復(fù)對(duì)靶細(xì)胞的神經(jīng)支配；另外，損傷的脊髓若能保留10％的功能性軸突連接，即可重建部分神經(jīng)回路，使損傷脊髓的功能有所恢復(fù)[

4、7]。目前為止脊髓損傷后神經(jīng)再生與功能恢復(fù)的實(shí)驗(yàn)研究已進(jìn)行了一百多年，其方法多種多樣，近年來(lái)在細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)方面(主要是細(xì)胞移植和基因治療)開(kāi)展了大量的相關(guān)研究，然而大多數(shù)的研究停留在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，臨床上還沒(méi)有成功修復(fù)脊髓損傷的例子，脊髓損傷的機(jī)理有待于近一步的明確。周圍神經(jīng)含有施萬(wàn)細(xì)胞(Schwanncells,SCs)和神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nervegrowthfactor)，損傷后可以在一定條件下再生，并可以在一定程度上恢復(fù)功能

5、。因而不少學(xué)者嘗試用周圍神經(jīng)移植修復(fù)脊髓損傷；周圍神經(jīng)移植由來(lái)以久，手術(shù)方法多種多樣，如帶血供的周圍神經(jīng)和二步吻合技術(shù)，聯(lián)合應(yīng)用物理治療如高壓氧和脈沖電磁場(chǎng)，以及生物化學(xué)方法如應(yīng)用神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，胚胎脊髓聯(lián)合移植修等等，這些方法一定程度上能提高損傷脊髓的再生能力，但作用微弱。1996年，HenrickCheng[8]報(bào)道用肋間神移植修復(fù)損傷脊髓，對(duì)下行纖維：將頭側(cè)白質(zhì)連接尾側(cè)灰質(zhì)；對(duì)上行纖維：將尾側(cè)白質(zhì)連接頭側(cè)灰質(zhì)，大鼠有一定功能恢復(fù)。而

6、LeviAD[9]等進(jìn)行靈長(zhǎng)類模型實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：周圍神經(jīng)移植后，再生軸突能長(zhǎng)入移植物但不長(zhǎng)距離生長(zhǎng)，卻可以使再髓鞘化的纖維長(zhǎng)入損傷遠(yuǎn)端，后者可促進(jìn)功能恢復(fù)。2004年，Campos[10]等人嘗試用周圍神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接大鼠脊髓損傷區(qū)，發(fā)現(xiàn)T13神經(jīng)中的運(yùn)動(dòng)纖維跟損傷區(qū)遠(yuǎn)側(cè)的腰髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元建立了聯(lián)系，電刺激轉(zhuǎn)位神經(jīng)近端可引起后肢肌肉收縮。為了進(jìn)一步探討周圍神經(jīng)轉(zhuǎn)位修復(fù)脊髓損傷的可行性，探索周圍神經(jīng)在中樞神經(jīng)環(huán)境下再生情況，本文作者使用不同方式的

7、周圍神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接損傷脊髓，觀察再生情況。 [方法]1.動(dòng)物實(shí)驗(yàn)：將70只雄性SD大鼠隨機(jī)分為4組： A組：10只，為空白對(duì)照組，單純制造脊髓半切傷模型； B組：20只，采用正中神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接損傷脊髓； C組：20只，采用肋間神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接損傷脊髓； D組：20只，采用正中神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接損傷脊髓，吻合口處使用生物蛋白膠粘著，并采用皮下脂肪組織覆蓋轉(zhuǎn)位的神經(jīng)行程。 2.大體觀察：動(dòng)物術(shù)后存活情況，并

8、發(fā)癥和功能恢復(fù)，3.形態(tài)學(xué)觀察：各組分別于術(shù)后8周心臟灌注取材，行肉眼觀察及HE染色、抗NF-200免疫組織化學(xué)染色鏡下觀察。 [結(jié)果]：A組：大體觀察：可建立大鼠半切傷模型，死亡率1/10；動(dòng)物術(shù)后對(duì)側(cè)后肢可出現(xiàn)部分癱瘓，多于1周內(nèi)恢復(fù)，患側(cè)肢體痙攣性癱瘓，4周時(shí)術(shù)側(cè)后肢可恢復(fù)大部分運(yùn)動(dòng)功能，但缺乏爪的精細(xì)動(dòng)作，至8周可有明顯改善；術(shù)后并發(fā)癥有：結(jié)膜出血，尿潴留，尿路感染，腸麻痹，潰瘍形成。 肉眼觀察：8周取材，脊髓周

9、圍形成纖維瘢痕，橫斷處脊髓變細(xì)。 鏡下觀察：橫切痕中為瘢痕組織，靠近脊髓中心處瘢痕極細(xì)，瘢痕與脊髓正常組織之間有大量膠質(zhì)細(xì)胞。 B組：大體觀察：多數(shù)動(dòng)物可以長(zhǎng)期存活，死亡率3/20；4周、8周功能評(píng)分跟A組無(wú)顯著性差異；并發(fā)癥跟A組類似，另有供體神經(jīng)支配肢體趾端潰瘍。 肉眼觀察：轉(zhuǎn)位神經(jīng)周圍形成纖維瘢痕，與肌肉組織粘聯(lián)，神經(jīng)呈灰白色，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓長(zhǎng)合在一起； 鏡下觀察：失去正常神經(jīng)的形態(tài)，軸突及髓鞘崩解

10、僅部分殘余，伴大量施萬(wàn)細(xì)胞增生，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓有明顯分界，二者之間為瘢痕組織和增生的膠質(zhì)細(xì)胞，未見(jiàn)突觸連接。 C組：大體觀察：成功建立模型，死亡率2/20；功能恢復(fù)同A組沒(méi)有顯著性差異，除可見(jiàn)上述并發(fā)癥外，另有供體神經(jīng)支配區(qū)腹壁肌麻痹。 肉眼觀察：轉(zhuǎn)位神經(jīng)與周圍組織長(zhǎng)合在一起，神經(jīng)形態(tài)改變明顯，呈灰白色，而失去原來(lái)亮白有條紋形態(tài)，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓長(zhǎng)合在一起； 鏡下觀察：神經(jīng)輪廓不清，軸突及髓鞘崩解僅部分殘余，伴大量

11、施萬(wàn)細(xì)胞增生，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓有明顯分界，二者之間為瘢痕組織和增生的膠質(zhì)細(xì)胞，未見(jiàn)突觸連接。 D組：大體觀察：成功建立模型，死亡率4/20；并發(fā)癥可見(jiàn)結(jié)膜出血，尿潴留，腸麻痹，褥瘡，尿路感染，供體神經(jīng)支配肢體麻痹，術(shù)后動(dòng)物功能恢復(fù)同A組無(wú)明顯差異。 肉眼觀察：轉(zhuǎn)位神經(jīng)與周圍組織無(wú)嚴(yán)重粘聯(lián)，神經(jīng)形態(tài)稍有改變，仍保持原來(lái)亮白顏色，有橫行明暗條紋，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓長(zhǎng)合在一起； 鏡下觀察：神經(jīng)輪廓保持較好，軸突及髓鞘部分崩解

12、大部保留，伴大量施萬(wàn)細(xì)胞增生及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，轉(zhuǎn)位神經(jīng)與脊髓有清晰分界，二者之間為瘢痕組織和增生的膠質(zhì)細(xì)胞，損傷處結(jié)締組織增生與周圍硬脊膜粘連，未見(jiàn)有神經(jīng)纖維從轉(zhuǎn)位神經(jīng)長(zhǎng)入脊髓及建立突觸連接。 [結(jié)論]在大鼠模型上，周圍神經(jīng)轉(zhuǎn)位橋接脊髓，轉(zhuǎn)位的神經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重的warllor’s退變，供體神經(jīng)近端軸突崩解；施萬(wàn)細(xì)胞大量增生；改良術(shù)式，使用自體脂肪覆蓋神經(jīng)行程，可以改善神經(jīng)受損情況；但是，脊髓損傷后的微環(huán)境不利神經(jīng)再生，表現(xiàn)為早期的炎性