周围神经损伤的修复和重建是临床难题之一。对于<3 cm神经缺损，常采用关节屈曲或游离一定长度神经干使神经延伸的原位神经缝合术；对于无法直接端一端缝合的较长段神经缺损，自体神经移植术被认为是首选治疗方法。
然而，单纯神经缝合可能因张力过大而抑制轴突再生，且神经直接缝合有一定的错长率，而自体神经移植也存在供体缺乏、需要多次手术等问题。
近年组织工程化神经的应用研究为周围神经缺损治疗提供了一种新选择。许旺细胞或具有多向分化潜能的干细胞复合生物材料构建的组织工程化神经，可有效提高周围神经损伤修复水平。
1 神经移植材料
周围神经长段缺损修复研究中，应用神经导管桥接神经两断端成为新的研究方向。目前常用的神经导管材料取自自体组织、异体组织、天然材料、人工合成材料等，接入缺损部位起临时支架作用，近端轴突可沿导管生长至原来神经末梢处。
因此，改善神经导管结构、成分、化学性质、物理性质及生物相容性等，可影响神经轴突生长。目前美国食品药品监督管理局(FDA)批准使用的神经导管材料有聚羟基乙酸(PGA)、己内酯和胶原。研究证实，己内酯、胶原和自体神经移植物用于修复周围神经损伤的效果相当，而PGA的效果相对差些。
1．1 自体组织
自体组织移植材料具有很好的组织相容性。其中自体神经移植为首选治疗方法，通常取人体组织皮神经，如腓肠神经或隐神经等(腓肠神经可截取长度约40 cm，横径2．6-3．2mm，神经干内通常含245个神经束；隐神经可截取长度约26 cm，横径2．4--3．0m m，神经干内有2～5个神经束)，用于修复<5 cm神经缺损。
但自体神经移植会不可避免引起供区瘢痕、神经瘤形成、运动感觉障碍、误向支配等，无法满足临床需要。许多学者试图采用其他自体组织如动脉、静脉、筋膜、输卵管、羊膜、去细胞肌肉组织等替代并弥补以上不足。
研究证实，自体静脉导管修复<3 cm指神经缺损的效果与自体腓肠神经、PGA导管的效果相同。与人工神经导管相比，自体静脉导管并发症较少。
但对于>3 cm的神经缺损，自体静脉导管修复效果较差。因此，单纯用自体组织修复周围神经缺损，在修复长度上受到一定限制。
1．2 异体组织
去细胞异体神经来源于尸体或动物神经组织。这种异体或异种来源的神经组织的供体较多。Karabekmez等、Boyd等采用去细胞同种异体神经组织修复7例神经缺损患者处指神经，2处指背神经，平均缺损长度2．23 cm)，9个月后随访证实修复效果较满意。
但异体组织材料的不足在于具有疾病传播风险及免疫排斥反应等。为了抑制免疫反应，通常用加热、放射或化学方法破坏移植物中免疫原细胞，以去除免疫成分，同时保护细胞外基质结构。此种方法可显著降低异体或异种组织之间的免疫排斥反应。近期国内已在临床上尝试采用去细胞同种异体神经组织修复长段神经缺损。
1．3 天然材料
用于周围神经缺损修复的天然材料主要为经过净化的细胞外基质。细胞外基质是细胞分泌的、以基膜或不定形式存在于细胞外空间的物质，包括胶原蛋白、糖蛋白、氨基多糖和蛋白多糖等4大类。
层黏蛋白和纤黏蛋白属于糖蛋白类，在细胞黏附和移行过程中发挥重要作用。层黏蛋白是基底膜的成分之一，能引导和促进轴突长入基底膜支架，同时促使巨噬细胞迁移。蛋白聚糖和黏多糖属于蛋白多糖类，起调节神经元活性和轴突张力的作用。
壳聚糖广泛存在于甲壳纲动物外壳中，可在体内降解，降解产物为单糖，具有较好的组织相容性，是一种良好的神经修复材料。常用的天然材料还包括琼脂糖/藻酸盐、硅胶、甲基纤维素/硝化纤维、葡萄聚糖、纤维蛋白、纤连蛋白、透明质酸等。
1．4 人工合成材料
人工合成神经导管由一系列可降解高分子聚合物组成，可促进轴突从近端生长，同时调节局部神经营养因子、蛋白等。它可根据需要调整材料组成、各成分比例、结构及营养因子释放等，具有巨大的应用价值。合适的人工合成材料可促进种子细胞黏附、扩增和迁徙。
理想的人工合成神经导管需具备：①良好的生物相容性，不仅要与接种细胞相容，还要与回植体内其他周围组织相容；②可降解性，降解后代谢物对机体无损害；③一定的力学强度和可塑性；④立体多孔结构；⑤必须呈半渗透性，拥有光滑内壁。
常用的人工合成神经导管材料有聚乙二醇(PEG)/聚环氧乙烷(PEO)、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、PGA/聚乳酸(PLA)/聚乳酸一羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚丙烯酸羟乙酯(PHEMA)/PHEMA_甲基丙烯酸(MMA)、聚吡咯等。
2 种子细胞
许旺细胞在周围神经纤维再生过程中起重要作用，因此被广泛应用于周围神经损伤修复。干细胞是一种具有多向分化潜能的细胞，可分化为骨细胞、软骨细胞、许旺细胞、脂肪细胞和肌细胞等。
周围神经损伤修复过程中常用的干细胞有胚胎干细胞、问充质干细胞(MSC)、嗅鞘细胞、神经干细胞、肌源性干细胞及近年兴起的诱导型多能干细胞等，在特定诱导液作用下，均可分化为能表达S100蛋白、胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)和p75的许旺细胞样细胞。研究证实，这些已分化的干细胞可分泌神经营养因子，产生髓鞘并促进轴突再生。
2．1 许旺细胞
许旺细胞沿神经元突起分布，具有传导神经冲动、促进神经轴突生长、分泌神经营养因子和细胞外基质、调节神经突触活性等生物学功能，因此被广泛应用于周围神经损伤修复。
在较短的神经缺损中，许旺细胞通过迁徙、增殖形成规则的胶原带，并分泌神经营养因子，从而促进轴突再生。但对于较长的神经缺损，许旺细胞数量明显减少，不能形成胶原带支持轴突生长。
组织工程化神经构建中通常将体外培养的自体或异体许旺细胞扩增到一定数量，再植入神经导管。di Sunmm等报道将体外扩增的自体许旺细胞植入纤维蛋白神经导管修复大鼠10mm坐骨神经缺损，与单纯神经导管、植入骨髓间充质干细胞(BMSC)或脂肪源性干细胞(ADSC)的神经导管相比，其再生神经数量及长度均显著提高。
但自体许旺细胞移植存在培养周期较长、扩增难度大等问题，而同种异体来源的许旺细胞则常发生免疫排斥反应等。
2．2 干细胞
干细胞是一种具有多向分化潜能的细胞，其诱导分化丰富了许旺细胞来源，在周围神经损伤修复中具有巨大应用价值。常用方法为体外扩增干细胞并植入相应神经导管中，再用神经导管桥接离断的周围神经；或者体外诱导干细胞分化为许旺细胞样细胞，再植入神经导管修复周围神经损伤。
3 神经营养因子
神经营养因子可选择性刺激不同类型神经细胞增殖并促进轴突再生。常用的神经营养因子有神经生长因子(NGF)、脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子-3、神经营养因子-4/5，其他重要因子还有睫状神经营养因子(CNTF)、胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)等。
Yu等、Chung等报道将NGF和抗血栓药物欣维宁植入聚己酸内酯(PCI。)导管修复大鼠坐骨神经12 mm缺损，结果证实再生神经通过PCI。导管并表达Ⅲ型β-微管蛋白、生长相关蛋白(GAP)-43和髓鞘碱性蛋白(MBP)，再生神经纤维数量和下肢功能恢复情况均优于单纯PCI。
导管。神经营养因子可直接注入神经导管，因此在临床实践中优于植入许旺细胞或干细胞。但目前关于植入神经导管的神经营养因子的动力学及生物活性变化研究仍较少，未来研究中应着眼于分析神经营养因子对周围神经再生的影响机制，并减少植入神经导管后的渗漏。
4 组织工程化神经
研究乜列证实，无论是生物材料还是合成材料制成的神经导管，仅可修复<3 cm的神经缺损，对>3cm缺损的修复效果不佳。
因此，使用神经导管桥接神经缺损的同时辅以能加速神经生长的底物，如许旺细胞、干细胞、小块状肌肉或神经、神经营养因子、各种化学和生物药物等，有助于修复>3 cm的神经缺损。
根据损伤神经类型选择合适的神经导管，并辅以促进轴突再生的许旺细胞或干细胞，同时局部注入促神经生长的因子、药物或进行额外电刺激等，已逐渐成为修复较大缺损神经损伤的共识。
4．1 自体组织构建
自体组织构建组织工程化神经，常需分离其他自体组织如静脉、动脉、骨骼肌等，其中使用最广泛的是自体静脉，用于修复<3cm的神经缺损的效果较好。但静脉移植物易扭曲、塌陷及缺乏稳定性，其临床应用受到限制。
为防止静脉导管塌陷，在静脉管腔内植人肌肉碎片、神经组织或干细胞等可维持管腔的稳定性。Nijhuis等对比分析单纯肌肉碎片填充静脉导管和肌肉碎片加BMSC填充静脉导管修复大鼠坐骨神经15mm缺损效果，结果证实后者的效果更好；这可能与BMSC分泌NGF并分化为神经元、胶质细胞、少突胶质细胞和许旺细胞等有关。
自体组织与机体间有着良好的组织相容性，不会引发免疫排斥反应，在此基础上再辅以干细胞或NGF，可加快轴突再生，这是未来自体组织构建神经研究的方向之一。
4．2 异体组织构建
异体神经组织植入干细胞或许旺细胞构建组织工程化神经，可扩大神经组织来源。去细胞同种异体的神经组织作为神经导管，最重要的是要完全去除导管上的炎症因子，以免引起免疫排异反应，但需注意保护细胞外基质成分和结构的完整性。
韩金豹等报道将胎兔许旺细胞植入成年兔去细胞异体神经构建组织工程化神经，证实经去细胞处理的异体神经导管保留有良好的基膜管结构，许旺细胞在导管中生长良好并具有迁移成行特性。
张彩顺等采用去细胞异体神经-BMSC复合物修复大鼠坐骨神经15 mm缺损，结果其再生神经传导速度与自体神经移植相比无统计学差异，表明桥接后的神经不仅恢复了连续性，而且恢复了传导功能；再生神经出现轴浆流动，所支配的肌肉未见萎缩，进一步证实去细胞异体神经导管移植物可促进周围神经损伤修复。
Jia等研究认为，不同种属动物去细胞神经组织也可用作神经导管，经物理或化学方法去除免疫原成分并植入自体BMSC，可用于周围神经损伤修复；
取兔坐骨神经，经去细胞化处理，并使神经组织保留较好的空间结构和神经内膜蛋白成分，植人大鼠BMSC后兔坐骨神经导管对异种干细胞无免疫原性和细胞毒性，并促进干细胞增殖和神经营养因子分泌；
将其用于桥接Wistar大鼠坐骨神经1cm缺损，术后8周电生理及免疫组化检测均证实植入BMSC的异种神经导管的修复效果与自体神经导管的修复效果相当。
4．3 天然材料
用于构建人工神经的天然材料为生物纤维蛋白、多聚糖及蛋白多糖等形成的水凝胶，具有与生物体细胞外成分类似的结构和功能。天然材料早期应用多集中于作为神经导管直接引导轴突再生，但研究证实仅用天然材料修复神经缺损在修复神经长度上有一定限制。
研究中多将天然材料与其他成分复合，以改变天然材料性质，同时辅以干细胞或生长因子，对周围神经缺损进行修复。
Yao等报道将层黏连蛋白与I型胶原复合构建神经导管，与单纯工型胶原相比，其力学强度及降解率、轴突再生和延长率均得到很大提高。王晓亮等采用bFGF-壳聚糖复合神经导管修复大鼠坐骨神经5 min缺损，术后5周与单纯壳聚糖神经导管相比，大鼠运动功能得到显著恢复，坐骨神经再生段可观察到神经微丝和8-100阳性纤维。
目前美国FDA批准使用的胶原神经导管已应用于临床。Dienstknecht等报道采用I型胶原神经导管修复9例正中神经缺损<2 cm患者，结果证实患者肢体远端肌力、疼痛视觉模拟评分(VAS)、上肢功能障碍(DASH)评分、患者满意度等均得到很大改善，并认为此种导管可用于临床修复<2 cm的神经缺损。然而，尚无临床资料支持此种导管可用于较大神经缺损的修复。
4．4 人工合成材料构建
人工合成材料构建可人为地改变材料组成、结构及各成分含量，从而获得较适宜的力学性质、降解率、孔隙率、渗透率和表面形状等，满足不同类型神经损伤的需要。Wang等∞53报道将纤维直径为1325 nm±383 nm、759 nm±179 nm和293 nm±65 nm的左旋聚乳酸(PLLA)材料制成神经导管并植入许旺细胞，体外实验证实再生轴突在小直径纤维导管中的延伸长度较之在中等直径和较长直径纤维导管中的延伸长度分别短42％和36％，说明导管纤维直径也能影响神经轴突生长。
采用特殊工艺制成的非均一多孔性、内表面微沟化神经导管，显示出较好的神经修复作用。Yao比较单管道、四管道和七管道胶原神经导管并评价其物理结构、热稳定性、力学性质、细胞黏附情况和神经纤维再生情况等，结果显示与单管道导管相比，多管道导管在抗压力、柔韧性及加强轴突再生、限制神经纤维散在排列方面均有很大提高。
天然材料无毒性，可被细胞酶类识别、标记、降解，且降解产物可被机体吸收，因此人工材料与天然材料复合可充分利用天然材料的优点，以不同制作工艺改变导管的内环境，更好地促进轴突再生。
李森等采用静电纺丝制成的PLGA-丝素一胶原复合导管修复大鼠坐骨神经10 mm缺损，结果证实该导管在促进坐骨神经再生、提高神经髓鞘化、加速神经功能重建等方面均优于单纯PLGA导管。
Kijenska等采用相同方法制成纳米乳酸一己内酯共聚物P(LLIA-CL)／I型胶原蛋白／Ⅲ型胶原蛋白复合神经导管，可更好地模拟神经生长的细胞外基质结构，显著加速周围神经再生。
Wang等报道将PLGA、丝素蛋白、胶原按不同比例制成复合导管，体外实验证实胶原和丝素蛋白浓度可影响导管性质，5()％PLGA、25％丝素蛋白、25％胶原蛋白复合导管较之其他成分比例导管修复周围神经缺损的效果更好。
Ghasemi—Mobarakeh等研究提示，组织工程化神经导管修复大鼠股神经缺损中额外给予电刺激可加速股神经生长和功能恢复；这可能是因为一定的电刺激可激活许旺细胞活性，促使种子细胞分泌更多生长因子，从而加速轴突再生。
5 展望
经历半个多世纪的探索研究，周围神经损伤修复的动物实验研究已取得很大进展，但过渡到临床应用还有很大距离。建立标准化、可普遍接受的动物实验研究模式非常必要。
评价新的人工合成导管材料的有效性和安全性涉及两个步骤，一是选择啮齿类动物如大鼠、兔等作为实验对象，二是选择大动物如羊、猪、狗等为实验对象，力求尽可能接近人体生理功能；此外，建立对损伤和修复效果的评估标准，获得大量有效、可靠的实验数据，将使实验研究成果更具实际意义和临床应用价值。
来源：国际骨科学杂志