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同种异体神经移植研究的历史与现状

 

  自体神经移植是目前修复周围神经缺损的最基本手术方式,自体神经来自腓肠神经、正中神经皮支等,增加了手术创伤,造成该神经支配区的功能障碍,且供体有限,常无法满足较大神经缺损或较广泛神经损伤修复的需要。硅胶管等各种合成材料和自体骨骼肌、静脉等生物源性材料,可引导神经再生,但其结构与神经基底膜不同,轴突再生欠佳,修复神经缺损的距离有限,临床应用价值不大。同种异体神经移植因免疫排斥反应需使用免疫抑制剂,经济代价高昂且易造成身体伤害,有时也会发生排斥反应而致手术失败。为寻求自体神经移植的替代物,国内外学者进行了不懈的努力和大量的研究工作,已取得良好的进展。

    1 新鲜同种异体神经的抗原性研究1885Albert首先报道了两例同种异体神经移植术,其中1例因移植神经坏死于术后6d切除,1例失随访。1898Forssman进行了异体神经移植的动物实验,获得了相对成功。二十世纪四十年代以前陆续有不少的临床应用报告出现,多数归于失败,此方法基本被临床淘汰。实验研究表明:异体神经移植有轴突再生现象,再生距离仅为数毫米,在移植段周围发生大量的宿主细胞反应,进而出现排斥反应,最终移植神经发生中心性坏死、纤维瘢痕化,这种免疫排斥反应在术后6个月内表现活跃,术后12个月内仍持续存在1。总之,新鲜同种异体神经移植效果极差。二十世纪五十年代以后,同种异体皮肤移植的大量应用和研究的不断深入,对免疫排斥反应的机制有了系统的认识。异体神经移植引发的宿主免疫反应包括两个主要过程,首先是同种异体的免疫识别过程;其次是宿主产生多种免疫因子,最终消除外来移植物。急性排斥反应主要由细胞免疫介导,超急性排斥反应主要由体液免疫介导,而慢性排斥反应则是由淋巴细胞和体液机制共同介导21967Gupta提出髓鞘是引起排斥反应的主要部分,将神经进行16周的预变性,然后行异体移植,发现细胞免疫反应明显减轻31954Sanders提出许旺细胞是宿主免疫反应的最主要标靶。Scarpini等的体外和体内实验研究证实许旺细胞的表面携带Ⅱ型主要组织相容性抗原复合物(MHC)4Armati等发现异体许旺细胞引起Ⅱ型免疫表达主要位于细胞内的胞囊及细胞膜5。除了许旺细胞外,神经的其它细胞成份也是引起排斥反应的重要物质。Yu等发现,异体神经移植物中的组织间隙细胞有与许旺细胞相似的MHCⅡ型表达,认为内皮细胞、血管周围巨噬样细胞也是抗原表达细胞6Shimizu等证实了Yu结论,并对组织间隙细胞在免疫排斥反应过程中重要性、免疫表达的机制进行研究7Tajima等对冻融去细胞神经的研究,从组织学、免疫学等方面证明组成神经三重膜性结构的胶元成份,以及许旺细胞基底板层(SCBL)并不是神经的主要抗原成份,它们引起的免疫排斥反应非常轻微8。综上所述,新鲜同种异体神经的主要抗原成份为许旺细胞、组织间隙细胞及髓鞘,其中许旺细胞抗原性最强。神经干的其它组成部分,包括由胶元组成的神经外膜、束膜和内膜,由糖蛋白组成的SCBL,神经纤维周围的无细胞基质,以及神经干周围的筋膜组织,抗原性则非常弱。2 减轻同种异体神经移植宿主免疫反应的方法许多学者为克服宿主的排斥反应进行了近一个世纪的不懈努力,随着周围神经抗原性研究的不断深入,目前已取得一些进展。减轻排斥反应的方法有两大类;一是神经移植物预处理,二是宿主免疫抑制。以下重点介绍各种预处理方法及其发展历程。 

    2.1 早期的神经“储存”和化学处理早期发展了为战伤修复提供储存神经的“神经库”,绝大部分临床效果很差。这些方法包括将神经储存于0.9%Nacl溶液、林格氏液、Lockes溶液、组织培养介质、生理性溶液,以及用乙醇或福尔马林溶液处理神经等。

   2.2 神经原位预变性将供体神经先切断,神经在原位进行一定时期的华勒变性,使许旺细胞增殖和清除髓鞘,此法在自体神经移植中能加快和增强轴突再生。异体移植时许旺细胞增殖必然会增强宿主的免疫排斥反应,研究证明其所引起的炎症反应和免疫排斥反应与新鲜神经移植相类似8

   2.3 单纯深冻处理神经将神经在-70℃~-192℃深低温下深冻,旨在破坏移植物中的细胞成分,从而减轻排斥反应。但近期研究表明,深冻神经与新鲜神经相比,其抗原性并没有显著差别,临床应用证明深冻神经移植比自体移植的效果要差很多。因为单纯深冻处理并不能清除细胞崩解产物,组织相容性抗原复合物仍然存在。

   2.4 冷冻干燥处理神经先将神经置入-70℃深低温中,然后行真空干燥处理9。冻干异体神经的抗原性可降至与自体神经移植相同的水平但与自体神经和新鲜异体神经相比,其轴突再生能力介于两者之间。目前尚未见到冻干神经的临床应用报告。

   2.5 冷冻和放射处理神经该方法可以减轻宿主的免疫反应,但移植部位更易产生瘢痕和纤维化。对于其轴突再生能力,许多研究结果相差很大,总的认识是它比新鲜异体神经要好,却远不如自体神经移植。曾有少量的临床应用文献报道,远期效果均不理想。

   2.6 冻融处理神经先进行神经原位预变性,然后反复深冻(-40℃~-70)和复融(20)以彻底破坏细胞成分,但保留完整的SCBL10SCBL是许旺细胞分泌并包绕许旺细胞的一种基底膜,它贴附于每个神经内膜管的内壁,是一种较强的促神经生长因子,能够促进宿主许旺细胞向神经移植段内迁移,促进和引导轴突沿着SCBL的内面生长11Evans等的实验表明,冻融异体神经移植未能测得宿主抗体反应,术后移植部的淋巴细胞迁移也降至自体移植水平12。也有学者认为,冻融神经并不能完全清除崩解的细胞和髓鞘碎片,因此其抗原性较新鲜神经虽降低,但仍可引起中等程度的宿主排斥反应。冻融神经移植在轴突再生的数量和质量、靶肌肉的重量和组织学、神经电生理、感觉和运动功能恢复等方面,均优于新鲜同种异体移植,比自体移植差13。这些研究在小型动物的小段(20mm以内)移植中效果要好,在大型动物的长段(30mm以上)移植中效果相对较差。多数学者认为:冻融神经中残存的细胞和髓鞘崩解碎片阻碍轴突生长,宿主许旺细胞向移植段迁移的距离有限(通常在20mm以内)

 

    3 化学去细胞同种异体神经移植的研究进展最近发展的化学处理方法,可有效清除神经中的细胞及髓鞘,为临床寻找理想的自体神经移植替代物开辟了新的途径。1997Dument等应用溶血性磷脂胆碱等化学消化剂,对鼠15mm长的坐骨神经进行化学处理,获得鼠的去细胞坐骨神经(eNG),将与宿主同基因源的许旺细胞显微注入eNG,获得再细胞化神经移植物(rNG)。将eNGrNG和同基因神经(Isografts)分别移植修复腓神经15mm缺损,术后3个月进行足迹分析、组织学观察及趾长伸肌重量分析。结果eNGrNGIsografts三组间在腓神经指数、趾长伸肌重量及轴突计数等方面无统计学差异。据此作者认为:eNGrNG和自体神经的促神经生长作用相同;去细胞神经能够促进和诱导宿主许旺细胞向移植段内渗透、迁移和增殖,这要显著优于冻融神经141998Sondell等发展另外一种化学处理方法萃取鼠的去细胞坐骨神经,TritonX-100溶液和脱氧胆酸钠溶液在常温下交替处理神经,处理程序相对简单。经髓鞘染色、免疫组化染色及扫描电镜等观察,证明细胞、髓鞘等结构及其崩解碎片已完全消除,SCBL得以完整保留;鼠的坐骨神经移植实验表明,去细胞神经能促进许旺细胞及轴突沿着空的基底板层管向远端迁移和生长152001年戴传昌等将异体的预变性神经和正常神经经溶血卵磷脂裂解液处理后,得到一种没有细胞及细胞碎片的、空的神经基膜管。将其用来修复大鼠15mm坐骨神经缺损,通过一般观察、肌萎缩测量、电生理检测、连续切片组织学观察和计算机图像分析来评价神经再生,结果化学抽提的预变性神经和正常神经桥接物组均获得了密集的神经再生和良好的神经功能恢复,其中前者效果更好16。上述化学去细胞方法目前仅仅用在小动物及低等哺乳类()实验中,移植神经的长度也很有限(20mm以内),离临床应用尚有差距。如果能在此基础上改善和发展化学处理方法,萃取大型哺乳类、灵长类及人类的粗大和长段去细胞周围神经移植物,将具有非常诱人的临床应用前景。

参考文献(略)

 

(作者:衷鸿宾 卢世璧3 侯树勋 赵 庆  单位:解放军第304医院骨科,全军骨科研究所,北京 100037  3 解放军总医院骨科,全军骨科研究所  33 北京慧中医院骨科)

 

 

国内国外文献资料 

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