自体施旺氏细胞移植治疗周围神经缺损的进展

自体施旺氏细胞移植治疗周围神经缺损的进展

邓美容

蓝少勇（广东东莞市石龙博爱医院523325）

【中图分类号】R657.3【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2011)01-0057-02

【摘要】周围神经损伤是一种慢性残疾。损伤恢复不完全可导致运动和感觉功能障碍并发持续的慢性疼痛。传统外科技术修复人类周围神经损伤成功率有限，特别是当受损神经段需要更换时失败率更高。所以较长的外周神经损伤通常可用相对不重要的感觉神经自体移植来代替。虽然这些移植体可观察到大范围轴突再生，但如果轴突生成不完整无法延伸到靶位实现更进一步的功能恢复也是不成功的修复。本文总结了用自体施旺氏细胞（SCs）制作人工神经移植体的最新进展，并探讨在未来如何把这种有潜力开发的治疗方法用于临床工作。

【关键词】轴突导向渠道周围神经损伤施旺氏细胞

介绍

周围神经损伤是一种非常特别的疾病。治疗这种患者首先要深入了解其发展历史和修复手术适应症。目前技术在周围神经损伤到一定程度后不能得到满意的治疗。患者在受到损害时，神经疤痕组织已经形成，神经组织已经有部分丢失。如果神经疤痕继续发展，受损神经就必须在修复前切除，因为有研究表明，轴突要再生延伸最好是没有瘢痕在中途阻止近端轴突的延伸。[1]神经内切除疤痕组织，往往需要切除疤痕部分直到能看到正常的神经。这样一来神经就会空出一段来。在急性或亚急性损伤的状况下，缝合了的近端和远端神经末端会在修复处产生过大的张力，从而抑制轴突再生，形成神经内神经瘤。[2]

轴突再生的程度、神经间隙的长度、神经支配的靶器官的种类、终器官的状况（尤其是运动终板）和供体神经是否足够使用也影响功能恢复。[3]目前对有空隙的外周神经损伤的标准临床治疗方法是在近端和远端神经中分别移入一段相对不重要的自体神经。自体神经几乎都是感觉神经比如腓肠感觉神经，但是取自体神经会造成新的神经功能障碍，病人需要牺牲一部分感觉功能来换取更重要部位如手臂或腿的运动或感觉功能。其他潜在的并发症包括难看的伤疤，痛性神经瘤，取神经处血肿或感染。尽管有这些并发症，利用周围神经自体移植修复周围神经空隙的方法仍然是目前的治疗金标准。[4]供体通常使用腓肠神经，通常是纯感觉神经。

手术移植神经的操作已经到达技术的极点，而细胞组织生物工程学方面的探索似乎前景更可观。研究认为周围神经移植体再生的轴突和神经束内的施旺氏细胞有关。[5]这些观察认为施旺细胞的存在对再生是至关重要的，而且再生程度和生长方向可能依赖移植体施旺细胞的排布。如果这一假设是成立的，那么包含有施旺细胞神经样的人工神经移植体可能比腓肠神经移植体更能促进再生，这将会在临床领域有重大突破。通过细胞培养通过有丝分裂可产生大量施旺细胞，放入设计好的特定宽度和长度的神经假体，可改善没神经替代的病人的预后。目前研究把自体施旺细胞放在轴突导向渠道内修复动物模型临界尺寸的神经损伤，希望籍此提高轴突再生及功能改进。目前已经进行了一系列实验以确定哪种程度的外周神经损伤用这种人工神经移植体能提高再生。

以往和现在的材料

Glück（1880年）和Vanlair（1882年）首先尝试在实验动物中用骨空心筒管道修复短期周围神经缺。[6]其他生物管道包括静脉，动脉，和肌肉，其修复成功率各异。这些技术的问题是周围组织的压力使这些生物来源的神经崩溃。许多其他人工合成生物相容材料（丙烯酸酯共聚物，纤维素过滤器，胶原蛋白，凝胶，橡胶，硅）也曾用于制作管道。在轴突导向渠道中修复外周神经缺损也可以加入辅助添加剂（因子或细胞），可进一步促进周围神经再生。增加营养因子，细胞外基质成分和支持细胞等都调整了导管内环境，提高外周神经再生能力。[7]

使用轴突导向渠道修复周围神经缺损比腓肠神经移植有更多的潜在的优势。首先，不需要取供体神经，从而防止供体皮区并发症。第二，修复技术比较容易。第三，渠道内直径可以准确测量以获得最符合神经末端切口的截面。最后可以加入促进周围神经再生的物质。营养因素，细胞外基质成分，支持细胞等都调整了导管内环境，提高外周神经再生能力。其他潜在的优势包括：1）迅速和有效的无张力神经修复;2）直接通过神经引导修复损伤组织，防止轴突跳过修复点形成神经瘤;3）减少周围结缔组织细胞的侵袭，避免疤痕形成。

添加施旺细胞到导管最重要的优势是很多营养添加剂是由施旺细胞提供的。其中包括几种重要的神经营养因子、细胞粘附分子、和基底膜成分。神经假体中含有施旺细胞的构想有治疗上的可行性，比如修复人类周围神经损伤，脊髓损伤，脱髓鞘中枢神经系统损伤的修复。此外，施旺细胞还可修复再生轴突的髓鞘。[3]虽然添加施旺细胞到导管内是可行的，但关键还是需要找到适当的管道实现这一操作。

周围神经损伤后神经缺损长度和神经导管修复临界概念

传统的神经导管或轴突导向渠道修复周围神经损伤，有一定长度的限制或称为临界缺损长度，超过长度的神经缺损近端和远端的轴突将不会发生再生。周围神经内小的缺损，可以用各种通道重建。但是，存在一个临界，这个临界有物种特异性，光用管道将是不够的，除非增加一些外部营养因素。大鼠坐骨神经这个临界值是1厘米,灵长类尺神经是3厘米。在大鼠，13毫米的长度只有在有外源纤维蛋白基质前体或加入小段变性周围神经后的硅导管才能成功修复。[8]曾有研究证明光用15毫米硅胶管（13毫米的差距）经过16周后修复失败，但插入一段2毫米长的神经片段后其再生效果和自体神经移植效果相似。在猴子，3cm的缺损长度可以用吸收性生物用聚乙醇酸修复。通道成分的改变是影响轴突再生环境的多种途径之一。例如远处残端不存在时防渗管不能在近端产生再生，而半透管道却都能促进通道内再生。[9]因此加入施旺细胞是否能扩大成功修复外周神经的临界值是值得尝试的方法。

实验材料

目前仍没有最合适的生物材料能作为施旺细胞的载体。以下是一些可用于载体的材料研究：胶原蛋白、层粘连蛋白和纤维蛋白、甲基纤维素和含或不含纤维连接蛋白的褐藻胶。效果好坏参半。载体三维结构和施旺细胞一样重要，因为按框架形态沿直线分布施旺细胞需要有组织再生能力。以前用半透介导通道的研究表明含层粘连蛋白的凝胶比生理盐水填充的通道更易促进轴突再生。Matrigel（CollaborativeResearch,Inc）是可溶性基底膜，提取自Engelbreth-Holm-Swarm小鼠肉瘤，一种富含细胞外基质蛋白的肿瘤。它的主要成分是粘蛋白，还有IV型胶原，硫酸乙酰肝素蛋白聚糖和巢蛋白。[10]在室温下，基质聚合物模拟哺乳动物细胞基底膜产生生物活性材料。

自体移植施旺细胞

施旺细胞是整个外周神经主要支持细胞，特有的能力使其可促进外周神经和中枢神经系统的神经纤维再生。神经纤维损伤的替代治疗方法包括从周围神经取材，提取施旺细胞培养，在人造通道（神经管）内建立细胞假体，以及将这种假体重新植入神经的技术。

细胞提取技术目前已经在临床上获得成功，一小块神经活检组织通过细胞培养可以得到丰富的自身移植材料，比如提取足够覆盖烧伤部位的表皮细胞。[11]

而分离施旺细胞方面，在90年代初从成年大鼠，灵长类动物和人类已能分离施旺细胞。

施旺细胞的体外培养两个重要的步骤包括：1）人类施旺细胞可在体外进行有丝分裂，它能对外源性有丝分裂素（毛喉素，霍乱毒素）有反应，因此可以轻易扩展到想要的数量；[12]2）分离出来的施旺细胞保留了原有的功能，如能形成髓鞘。目前增殖的步骤已经简化了。大量工作进一步阐明了腺苷3'，5'-环磷酸如何通过生长激素调节细胞内信号增长。[13]如同已阐述的施旺细胞增殖，更多控制这些细胞群扩增的精确技术可能会在不久后实现。

植入施旺细胞是目前急需攻克的重点。用施旺细胞（0.8-2×105个细胞/μl）和介导通道来修复神经系统缺损的大致过程是在Matrigel基质中养育细胞悬液，然后注射到PAN-PVC管中。PAN-PVC管材有些脆弱，有一定的不利的机械性能，[14]比如在大型动物中导管容易破碎。而使用神经管可以避免这些问题。用兔的自体施旺细胞，静脉导管和Matrigel做的实验支持施旺细胞能在动物模型提高长距离再生。使用静脉移植体做导管的想法很有吸引力，因为其自体特性良好，价格低，容易获取。但是静脉容易破裂导致再生失败，使其有很大局限性。有人发现使用人造导管和自体施旺细胞培养相结合可以促进更长的周围神经缺损修复。

最后是如何观察神经的生长及功能的恢复的问题。用绿色荧光蛋白标记施旺细胞可以用于观察修复情况，如在大鼠实验中观察到坐骨神经长达13毫米的缺损修复。手术修复4周后可观察到沿NeuraGen介导系统长轴方向分布的GFP（绿色染色），表明移植的施旺细胞生存。而功能方面主要来自电生理的评估。

总结

治疗神经损伤后节段缺损的理想的方法仍是临床上不好解决的问题。轴突介导渠道内移植自体轴突相对于现有技术可能改善周围神经损伤后的功能恢复，促进轴突再生和远端损伤部位髓鞘生成。分离施旺细胞用生物物质培养后得到一种新型而简单的人工神经假体再通过手术方式修复外周神经.这可能是未来极有潜力的治疗方法。

参考文献

[1]KlineDG,HudsonAR,Acuteinjuriesofperipheralnerves.YoumansJR:NeurologicalSurgery.AComprehensive-GuidetotheDiagnosisandManagementofNeurosurgicalProblemsed2Philadelphia,WBSaunders,1990.vol2:2423-2510.

[2]WallEJ,KwanMK,RydevikBL,WooSL,GarfinSR:Stressrelaxationofaperipheralnerve.JHandSurg[Am]16:859–863,1991.

[3]FeltriML,SchererSS,WrabetzL,KamholzJ,ShyME:Mitogen-expandedSchwanncellsretainthecapacitytomyelinateregeneratingaxonsaftertransplantationintoratsciaticnerve.ProcNatlAcadSciUSA15:89:188827-31,1992.