中图分类号:R49文献标识码:A
文章编号:1006—9771(2000)03-0135-04
周围神经受到损伤是较为常见的疾病。由于神经自身的特点,即使是单纯的离断(没有组织缺失)也会在神经断端间形成缺损空隙。对于较小的缺损,可以通过拉伸神经的办法将断端直接进行缝合。如果缺损较大,目前主要采用自体神经移植的方法进行修复。自体神经移植会造成供体的部分功能丧失,还存在可修复的长度受限,可能形成神经瘤等问题[1]。
早在19世纪末,人们就设想利用导管连接受损神经断端使其自行生长修复。当时所用的导管用脱钙骨制成。此后,利用导管修复神经缺损的研究不断进行。到20世纪80年代,Lundborg等利用硅胶导管修复神经缺损的研究更带动此项研究广泛开展[2]。较早的研究主要集中在尝试运用不同材料制备导管,通过动物实验及临床应用探索这一方法的可行性。用导管连接神经断端可为神经生长提供空间,阻止纤维组织侵入和疤痕生成。经过多年摸索,许多实验结果已经确认使用导管连接缺损神经断端可以达到与自体神经移植相同或相近的效果[3],对这一手段的研究也逐渐深化。特别是近年来,利用组织工程方法修复各类损伤的研究取得了可喜的成果,在利用导管修复周围神经缺损的研究中也引入了新的内容。
1导管材料的研究
探索寻找更适宜制备连接神经断端导管材料的研究始终在进行中。已被用于制备导管的材料包括来源于生物体的材料和人工合成材料两大类。来源于生物体的材料包括血管[4]、变性肌肉、脱钙骨、胶原[5]、明胶[6]等。其中利用血管连接神经断端是较为普遍采用的方法,已有很多研究及临床应用报导。使用人工合成材料制备导管具有加工方便,可准确控制规格,性质重复性好的优点。除硅胶导管已被广泛使用外,还有应用聚四氟乙烯[7]、聚乙烯[8]等材料的报导。
随着研究的深入,不仅要求导管材料具有良好的安全性、生物相容性,还希望能具备利于手术、能促进神经生长等特性。用可生物降解材料制备的导管可在体内自行分解,无需二次手术取出,能避免使用不可降解导管时可能出现的压迫神经等问题,因而受到
很多关注。聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)及其共聚物是较为普遍使用的可降解材料,运用这些材料制备导管进行动物实验及临床实验的报导也有很多[9,10]。来自生物体的胶原、交联明胶等也具有生物降解性。此外,Gilchrist等探索了使用无机高分子材料——可降解的玻璃作为导管修复羊的面神经缺损,这一方法的一个优势是可降解玻璃能作为释放促进神经生长药物的控释载体[11]。
对导管材料的研究还进一步向选择具有增强修复效果材料的方向发展,Piao Dongxu等通过培养神经细胞发现,部分脱乙酰化的壳聚糖水凝胶可很好地支持神经细胞生长,显示很好的“细胞亲和性”[12]。Dillon等利用壳聚糖和海藻酸钠对琼脂进行修饰,通过培养神经细胞也显示壳聚糖可促进培养的神经细胞生长[13]。Christine等人的研究发现,用导电高分子氧化聚吡咯为基体培养神经细胞,在电场作用下神经细胞能更好地生长[14]。这些研究将为进一步制备修复缺损效果更好的导管提供启示。
2导管的形态
除了探索使用不同材料制备导管,人们也着手研究导管的形态对促进神经再生效果的影响。
Dunnen 等使用可降解的丙交酯——己内酯共聚物制备的导管以大鼠为对象进行实验,认为所用导管可以很好地应用于神经缺损修复。比较使用不同管径导管连接同样神经损伤的研究显示,由于导管降解过程中会发生膨胀,使用较小内径的导管存在压迫神经的危险[15,16]。
Daniel H.Kim等比较了用带有较大孔洞、半透性和非通透性的胶原导管用于修复兔1cm神经缺损的效果,显示有较大孔洞的胶原导管效果较好。其原因在于较好的通透性有利于代谢产物的交换和神经营养物质的输送[17]。
将可降解聚合物聚左旋乳酸(PLLA)颗粒与一定粒径的盐粒按比例混合后热熔融挤出,再洗去盐粒可得到设定内外径的多孔导管。导管壁内部的球形孔彼此连通,具有通透性。用这种多孔导管连接大鼠坐骨神经缺损的结果表明此种导管的有效性[18,19]。
Seckel等设计了一种带有灌注/吸引装置的导管,材料为聚乙烯,在修复大鼠坐骨神经缺损的实验中,利用灌注/吸引装置向管内输入透明质酸并定期更新,与使用生理盐水对照取得了更好的修复效果[20]。
3导管与其他手段的共同使用
随着对利用导管修复神经缺损研究的深入,越来越多的研究者开始探索将导管与其它手段结合以取得更好的修复效果。主要的手段包括使用药物、神经生长因子、模拟细胞外基质及可发挥促进神经生长作用的细胞。
Hadlock等在将肌甙载入丙交酯—乙交酯共聚物制成的导管连接7mm的神经缺损,与未载药的导管比较有明显的促进效果[21]。
神经生长因子(NGF)用于促进神经再生研究已有很多报导,人们还发现其它一些因子也能在修复神经损伤中发挥作用。在将各种生物因子与导管相结合的研究中,其关键是如何使各种因子能持续发挥作用。在修复神经缺损的研究中人们发现,向导管中灌注生理盐水即可获得优于空导管的修复效果,而使用神经生长因子则效果比使用生理盐水更显著[22]。细胞外基质对促进细胞生长的作用近年来已获得广泛重视,人们又进而研究了用一系列材料填充于导管中模拟细胞外基质促进神经细胞生长的效果。常用的材料有胶原凝胶、变性肌肉等。在许多研究中,常将神经生长因子和模拟细胞外基质共同运用于导管中,人工细胞外基质不仅为神经生长提供支持,而且作为神经生长因子的载体,可产生控制释放的效果。
Jin-bo Tang将神经组织块置于血管中,再以血管连接神经继端(缺损为2~5.8cm),治疗患者不同部位的神经损伤,获得了不同程度的功能恢复[23]。Benedetto等则使用冻干处理的肌肉块置于血管中连接大鼠的坐骨神经断端[24]。
吴德升等用硅胶管连接大鼠坐骨神经缺损,管中填充含有外源神经生长因子和坐骨神经粉碎物的壳聚糖凝胶,比使用生理盐水+神经生长因子的对照组获得更好的功能效果和形态计量结果[25]。
Keeley等在PGA衍生物制成的导管中注入胶原凝胶,与导管内注入生理盐水对照得到更好的结果[26]。Kiyotani等则使用聚乙醇酸多孔编织物制成的导管,在其内壁涂覆胶原,管内注入含有NGF的凝胶,连接猫坐骨神经2.5cm的缺损,根据结果认为这一方法有很好的应用前景[27]。
除应用神经生长因子外,雪旺氏细胞的作用也受到关注。Levi等用带有雪旺氏细胞的导管连接鼠的神经缺损,发现植入4周后雪旺氏细胞仍然存活,可包绕鼠的再生轴突,形成髓鞘[28,29]。Tessa Hadlock以聚乳酸制成导管,再将雪旺氏细胞在导管内表面铺展,用以连接大鼠坐骨神经2.0cm的缺损,与自体神经移植相对照,显示了很好的应用前景。为增加导管内细胞附着的数量,可用多根细导管组成导管束连接断端,增加内表面积[30]。Bryan等先将poly-1-lysine涂覆在PE导管内壁,以紫外灯照射后将雪旺氏细胞铺展在管内,动物实验结果显示能有效促进长距离缺损处的神经再生[31]。
顾立强等在使用血管修复大鼠坐骨神经缺损时除血管内植入变性骨骼肌外,并注入雪旺氏细胞无上清条件培养液的超滤浓缩液,结果显示效果明显优于生理盐水[32]。
近年来,组织工程的原则和方法日益得到重视,在许多创伤修复和功能恢复的研究中取得了突出的成果。实际上,在上述修复神经缺损的探索中,将细胞、生长因子与导管综合就是组织工程方法的典型表现。这些研究的结果也显示,将组织工程的思想和方法用于修复周围神经缺损有着良好的前景。
基金项目:国家自然科学基金资助课题批准号:39870191
作者简介:陈晓东(1968-),男,32岁,博士,专业方向为高分子材料研究,现从事生物医用高分子材料的研究。
参考文献
[1]Noriaki Suematsu.Tubulation for peripheral nerve gap:its history and possibility.Microsurgery,1989,10:71~74
[2]Lundborg G,Dahlin LB,et al.Reorganisation and orientation of regeneration nerve fibers,perineurium,and epineurium in preformed mesothelial tubes-an experimental study on the sciatic nerve of rats.J Neurosci Res,1981,6:265~81
[3]Vincent R.Hentz,et al.A comparison of suture<
