临床医学论文-脊神经后根轴突再生研究及应用前景.doc

临床论文——脊神经后根轴突再生的研究与应用前景作者:唐晓军、李桂涛、、罗、黄文天【摘要】脊神经前后根的解剖结构和生理功能与脊神经并不完全相同。 后根损伤不仅导致感觉传导损害，还间接影响肌肉运动和协调功能的完整性。 后根损伤后的病理生理变化复杂，再生机制尚不完全清楚。各种修复和功能重建方法都处于实验阶段，其临床应用值得进一步研究。 【关键词】脊神经后根；脊神经节；轴突再生摘要:脊神经及其出口/背根有两点不同:解剖结构和生理功能。背根损伤导致感觉传导通路中断，以及运动功能和协调能力障碍。背根损伤后的病理变化过程和再生机制尚不清楚。关于修复和重建的研究仍处于实验研究阶段，在付诸实践之前还有许多工作要做。关键词:背神经根；背根神经节；轴突再生脊神经背根属于感觉神经根。 背根神经节，DRG)具有感觉和运动相互调节的物质基础和形态学基础。 感觉传入可以影响肌肉的运动协调能力和运动范围。 除了由于相应优势区的感觉兴奋性传入通路中断而导致感觉丧失外，后根的损伤还可由于运动反射弧完整性的破坏而导致肌肉运动功能障碍。 脊神经后根的再生对正常感觉和运动功能的恢复具有重要意义。 基于后牙根的解剖结构，结合后牙根修复再生的机制，现将相关的实验研究和应用报道综述如下。 脊神经后根的解剖结构和功能每根脊神经通过前根和后根与脊髓相连。 神经根纤维胶原含量低，延展性低，纤维平行排列，而周围神经纤维成簇排列，延展性高。 前、后根面覆盖有由5 ~ 8层细胞组成的内膜或神经根鞘[1] 后根上的背根神经节神经元为伪单极细胞，内侧中枢突和外侧外周突通过后根进入脊髓或随脊神经分布到外周感受器。 神经根缺乏神经外膜和神经束膜的结构，仅有内毛细血管内皮细胞形成的血-神经屏障。而DRG细胞周围毛细血管网中的内皮细胞呈缝隙状，不仅缺乏有效的血-神经通透屏障，也缺乏有效的神经束膜扩散屏障，因此二者都易受局部环境变化的影响。 外周感受器接受机械或化学刺激，转变为神经冲动信号，通过后根进入脊髓中枢或高级皮质中枢，产生感觉或实现肌肉运动的调节。 后根主要由中枢突组成，部分脊神经节细胞可发出一个以上的中枢突。 DRG存在化学和/或电突触或联合活动，身体和内脏的信息可以在DRG水平上汇聚和整合。 已经证实，脊神经节内或周围的一些脊神经节神经元的中枢突或外周突存在轴突分叉，阻断分叉点的信息传递可以调节外界向脊髓的信息传递。 有学者同时刺激外周突的两个分支，记录在同一神经元背根轴突上的传入冲动被中断和缺失，提示传入冲动可能通过分叉在另一个分支上逆行碰撞，从而导致一个区域的传入信息干扰另一个区域的传入信息。 2后轴突再生的影响因素后轴突主要由DRG中枢突组成，其再生受许旺细胞(SCS)表型、神经营养支持和/或神经纤维结构、局部微环境变化等多种复杂因素影响。 脊神经的背根纤维包含不同的感觉轴突亚群，它们可以与不同的神经营养因子具有高亲和力。 外周蛋白和200Kda神经丝蛋白都存在于背根神经节的感觉神经元中，前者主要表达于无髓神经纤维，后者表达于有髓神经纤维。 两者在感觉轴突再生早期均无作用，但体外实验表明，神经纤维再生数天后，外周蛋白表达上调，提示低水平的外周蛋白可促进后期感觉轴突的正确再生，并指导其再生方向[2] 脊神经前根的再生优于后根，神经再生的特殊方式(MSR)可能影响神经再生的结果。比如运动神经内膜的直径大于感觉神经，可以让更多的运动纤维通过[3]；或者许旺细胞分泌相对多的运动特异性生长因子来刺激运动纤维的生长[4] 轴突再生的结构重塑还与微管等细胞骨架成分的聚合以及内源性肌动蛋白丝(F-actin)的综合调节有关[5] DRG中枢神经(后根轴突)的再生能力比周围神经差，前者约为1 ~ 2 mm/d，后者约为4 ~ 7 mm/d [6] 背根轴突再生涉及周围神经系统(PNS)和中枢神经系统(CNS)微环境变化的双重作用。 周围神经表面的髓鞘是许旺细胞，可以分泌神经营养因子、细胞外基质等成分，形成有利于轴突再生的微环境。后根横断吻合后，周围神经来源的SCs可沿后根进入脊髓实质，促进轴突生长。 根据再生神经轴突的类型，SCs还可以特异性地表达运动神经和感觉神经的表型，这是可以转化的[4] 在后根轴突再生过程中，最大的困难是不能通过背根进入区(DREZ)。 引导和加速轴突生长，促进许旺细胞迁移和轴突髓鞘再生，改善CNS-PNS界面的微环境，降低DREZ细胞外基质对轴突生长的抑制作用，可有效促进后根轴突再生进入脊髓后角建立感觉传导[6，7，18] 后牙根再生的实验研究3.1吻合修复后牙根吻合的实验研究方法包括周围神经直接端端吻合或桥接吻合。 Phong等人[8]在成年大鼠的T13椎骨水平横切脊髓的左半部分，并切断L3和4脊神经的左后根。取腓神经一端桥接后根远端，另一端植入脊髓横断面上方10 mm处的后角。3个月后，可以看到感觉恢复。9个月后，用HRP逆行追踪法追踪T6椎体水平的脊髓后角，L3和4脊神经节可被标记物染色，证明轴突经外周神经桥接后重新长入脊髓后角。 刘S等[9]切断大鼠T10、T11、T12的前根和脊神经，然后破坏L4 ~ 6脊神经节，从脊髓切断后根，再将T10~T12脊神经近端分别与L4 ~ 6后根远端吻合，术后4个月和7个月有髓和无髓轴突长入坐骨神经。体感诱发电位和痛觉刺激显示下肢感觉传导通路恢复，但深部感觉永久丧失。 黄等[10]在22只成年雌性SD大鼠脊髓内分别切断8脊神经前、后根，将切断端与肋间神经一起移植，局部应用纤维蛋白胶和酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)。手术后可恢复前肢的抓握功能和触觉、痛觉、温度等感觉功能。 3.2细胞移植与修复20世纪90年代，Rosario、Houle、Itoh等人将胚胎神经细胞或结合神经生长因子移植到DREZ，电生理和免疫组织化学检测证实初级感觉传导重建成功。 嗅鞘细胞(OECs)可分泌大量不同种类的神经营养和支持因子，有利于胶质瘢痕区以外的轴突再生，在修复脊髓损伤和促进DREZ以外的后根轴突再生方面越来越受到重视[6] Gomz [11]广泛切断大鼠C3 ~ T3脊神经后根。只有OECs移植组可以看到后根进入脊髓后角的轴突再生，但移植区很少见到完整的轴突萌发。 OECs与DRG细胞共培养发现，OECs能显著促进轴突再生。 近年来有学者提出，OECs对促进后根轴突再生进入脊髓后角的作用不大[12]，可能与OECs的提取、移植方法和操作有关。 随着细胞生物技术的不断发展，胚胎细胞、间充质干细胞、许旺细胞移植等。，在根轴突修复后再生的研究中取得了一定的成功[6]，但仍有许多问题有待解决。 3.3神经营养因子和抑制剂的使用轴突再生受神经营养因子和抑制剂的影响。 通过各种方法，加强营养因子的再生作用，削弱或阻断再生环境中抑制因子的不利影响，可以有效发挥后根轴突的再生潜能。 睫状神经营养因子(CNTF)可以支持感觉神经元的存活，避免脊神经后根切断后神经节细胞的变性和坏死。 增加脊髓背角中DRG或NGF的水平，如NT-3，可以促进CNS-PNS连接处以外的后根神经节的轴突再生[13] 胶质细胞源性神经营养因子家族成员——Artemin神经营养因子对DRG细胞的存活和轴突生长有重要影响。它不仅能促进背根感觉神经进入脊髓的轴突再生[14]，还能激活Src家族蛋白激酶的活性，促进细胞外信号调节激酶的磷酸化，参与神经信号传递过程[15] 将NTFs基因转染到合适的受体细胞中，也能为损伤部位提供合适的再生微环境。 唐等[16]利用腺病毒编码的营养因子联合可吸收聚酯导管，将大鼠腰脊神经切断后的背根与脊髓连接，恢复感觉传导。 中枢神经系统中的轴突生长抑制蛋白通过结合共同受体(NgR)传导信号介导的髓鞘抑制效应。抗NgR的单克隆抗体-7E11可以促进大鼠中枢髓鞘微环境中DRG细胞的轴突生长[17] 硫酸软骨素蛋白多糖是中枢神经胶质瘢痕的重要组成部分。NGF等活性物质可与CSPGs分子结构中的高亲和力功能域特异性结合，降低CSPGs对轴突生长的抑制作用，帮助DRG神经元发出轴突穿越中央胶质瘢痕[18]，而ChABC可明显促进DRG神经元的轴突再生[19] 3.4其他相关研究DRG神经元的潜在生长能力是中枢神经损伤后轴突再生的重要因素，神经元生长引物的预合成也有助于损伤后轴突再生。 外周神经损伤使DRG中的cAMP水平上调，这有助于中枢过程的轴突再生[20] DRG的二丁酰camp (db-cAMP)可能通过影响生长刺激的信号转导而提高后根的潜在再生能力。将DB-camp注射到脊髓后角可以促进轴突末端生长锥穿过CNS的髓鞘抑制区[21] 轴突再生还与细胞外基质成分的作用有关。 脊髓根横断后，DRG神经元中粘附分子的表达显著上调，尤其是层粘连蛋白-1和层粘连蛋白-10亚型。 NGF可以增加其两个亚型-2和-8的表达水平，从而促进后根轴突与后角神经元之间突触连接的建立[22] 后根再生对感觉和运动功能的调节脊神经后根是感觉兴奋刺激的传入通路，维持运动反射弧的完整性，间接参与肌肉运动协调能力和运动幅度的控制。 反馈的作用是调制符合身体需要的行动程序，对外界刺激作出反应。 在没有感觉反馈的情况下，许多有节奏或非有节奏的动作仍然可以完成，但是精细控制的维持随着动作而恶化[23] 此外，感觉神经或感觉神经元对预防失神经肌肉萎缩有效[24]，其作用可能与释放乙酰胆碱或其他未确定的神经激素有关，可通过抑制肌肉胶原生物合成和减少溶酶体蛋白水解，介导肌肉营养，缓解肌肉萎缩。 5展望:损伤脊神经根再生修复及前后根功能重建的研究由来已久。 李桂涛[25]选择性切断两组脊神经后根，为拮抗肌，远端端端吻合。术后4个月，连续的神经纤维通过吻合口。透射电镜显示，吻合口内存在有髓和无髓神经纤维，但再生对运动功能的影响仍需观察。 脊神经后根损伤的病理生理变化相当复杂，其再生机制和影响因素仍是当前研究的热点和难点。 但积极审慎地开展后根功能重建的基础和临床研究，对于重建传入兴奋传导，促进感觉和运动功能的恢复，具有重要的意义和临床应用价值。 [1]赖娜玛，维拉纽瓦·麦克，马奇斯·F，等.人腰段脊神经根套的超微结构[J].阿内萨纳尔，2008年，1:339-344。[2]福那罗，李·JM，雷蒙多，等.大鼠背根神经节感觉神经元中神经元中间丝的表达:一项体内和体外研究[J].神经科学，2008，4:1153-1563。[3] Moradzadeh A，Borschel GH，Luciano JP，等.运动和感觉神经构筑对神经再生的影响[J].实验神经病学，2008年，2:370-376。[4] Hke A，Redett R，Hameed H，等.许旺细胞表达调节轴突再生的运动和感觉表型[J].神经科学杂志，2006年，38:9646-9655。[5] Jones SL，Selzer ME，Gallo G .在缺乏生长锥的情况下感觉轴突再生的发育调节[J].神经生物学杂志，2006，14:1630-1645。[6] Ramer MS，McMahon SB，Priestley JV，等.轴突跨背根进入区的再生[J].大脑研究进展，2001，132:621-39。[7]斯坦梅茨议员，霍恩KP，汤姆VJ，等.感觉神经元的内在生长能力的慢性增强与抑制性蛋白聚糖的降解相结合，允许感觉轴突通过背侧的功能性再生[J].神经科学杂志，2005，35:8066-8076。[8] Dam-Hieu P，Liu S，Choudhri T，等.通过将腰背根桥接至背柱的外周神经移植物将初级感觉轴突再生至成年大鼠脊髓[J].神经科学研究杂志，2002年，3:293-304。[9]刘胜，刘小东，刘小东，等.腰背根神经节损伤后后肢神经再支配的实验研究[J].实验神经病学，2005，2:401-412。[10]黄明忠，常铂，蔡美珍，等.颈神经根横断后感觉和运动功能的恢复[J].神经科学，2002 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