殼聚糖導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)缺損新進(jìn)展

陳琳，張玉琪，敖強(qiáng)，左煥琮

殼聚糖導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)缺損新進(jìn)展

陳琳，張玉琪，敖強(qiáng)，左煥琮

周圍神經(jīng)缺損是臨床常見的致殘性疾病，雖然科技和手術(shù)技術(shù)的發(fā)展使療效獲得進(jìn)步，但對(duì)于長距離組織缺損，治療仍面臨很大困難。多種材料制造的神經(jīng)導(dǎo)管的使用均可以提高修復(fù)再生的長度，其中殼聚糖是一種可降解材料，生物相容性優(yōu)良，已經(jīng)較多用于導(dǎo)管支架的制備，而聯(lián)合使用各種可促神經(jīng)再生的物質(zhì)，進(jìn)一步提高了效果。本文就殼聚糖基導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)缺損的最新研究進(jìn)展作一簡(jiǎn)述。

殼聚糖；導(dǎo)管；橋接；神經(jīng)修復(fù)；周圍神經(jīng)缺損

全球每年新增 1 000～1 500 萬創(chuàng)傷病例，其中周圍神經(jīng)損傷占 1.5%～4.0%[1]。隨著顯微外科設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的臨床療效不斷提高，缺損間隙較短可以直接精細(xì)縫合或小間隙套管修復(fù)；但缺損距離較長時(shí)，則需采用神經(jīng)組織移植或神經(jīng)導(dǎo)管橋接。周圍神經(jīng)導(dǎo)管材料包括生物材料和人工合成材料兩大類，殼聚糖是一種自然生物可降解材料，具有良好的生物相容性。近年來，有許多關(guān)于殼聚糖在神經(jīng)導(dǎo)管中應(yīng)用的研究報(bào)道。前期的研究大多使用單一的殼聚糖導(dǎo)管修復(fù)神經(jīng)缺損，現(xiàn)在多在殼聚糖導(dǎo)管中復(fù)合各種可促神經(jīng)再生的物質(zhì)，例如其他種類的構(gòu)建材料、因子、藥物以及種子細(xì)胞，來協(xié)同修復(fù)神經(jīng)損傷，提高修復(fù)效能[2-11]。

1 殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管

殼聚糖又名脫乙酰幾丁質(zhì)、聚氨基葡萄糖、可溶性甲殼素，可在體內(nèi)降解為單糖，是一種良好的修復(fù)材料，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞基本無毒害作用[12]。優(yōu)點(diǎn)：①降解速度可調(diào)節(jié)，通過原料的脫乙酰度、分子量以及交聯(lián)等方法；②有良好成膜性，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)法或冷凍干燥法，可加工成管；③來源豐富，良好生物相容性；④能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長，利于新血管發(fā)生；⑤抑制成纖維細(xì)胞的生長，減少瘢痕形成，保持很小的組織粘連；⑥為再生的軸突提供營養(yǎng)[13]。研究發(fā)現(xiàn)，臨床常用的單純硅膠導(dǎo)管橋接神經(jīng)，可導(dǎo)致髓鞘變性和膠質(zhì)瘢痕形成，硅膠管能誘發(fā)神經(jīng)瘢痕內(nèi)白細(xì)胞介素-1β和白三烯B4受體1的高表達(dá)；而如果導(dǎo)管涂有殼聚糖，則炎癥反應(yīng)可被抑制[14]。

2 殼聚糖導(dǎo)管復(fù)合神經(jīng)營養(yǎng)因子

在 殼 聚 糖 導(dǎo) 管中加 入 神 經(jīng) 生 長因子（nerve growth factor，NGF）能修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng) 15 mm 缺損，促進(jìn)神經(jīng)再生，加快血管化進(jìn)程，提高再生神經(jīng)髓鞘化[15]。王偉等[16]將殼聚糖與瓊脂糖水凝膠載體及NGF復(fù)合，制成組織工程神經(jīng)導(dǎo)管，成功修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng) 10 mm 缺損。張培訓(xùn)等[17]用含有 NGF的殼聚糖導(dǎo)管橋接修復(fù)周圍神經(jīng)5 mm 小間隙的效果好于斷端外膜直接縫合。智曉東等[18]用含有堿性成纖維細(xì)胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）的殼聚糖導(dǎo)管橋接大鼠坐骨神經(jīng) 10 mm 缺損。張皚峰等[19]也證實(shí)其促進(jìn)周圍神經(jīng)損傷再生的效果。NGF通過京尼平交聯(lián)固化結(jié)合殼聚糖導(dǎo)管，能橋接大鼠10 mm坐骨神經(jīng)缺損。

三碘 甲狀腺原 氨 酸（triiodothyronine，T3）局部用藥結(jié)合殼聚糖導(dǎo)管，可成功修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng)10 mm 缺損[20]。睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子涂層的聚乳酸-聚羥基乙酸殼聚糖（polylactic-polyglycolic acid chitosan）神經(jīng)導(dǎo)管能促進(jìn)犬脛神經(jīng) 25 mm 缺損修復(fù)。以多層海藻酸鈉 /殼聚糖為基礎(chǔ)的神經(jīng)導(dǎo)管，可以控制神經(jīng)生長因子的釋放，至少在15 d，每日納克數(shù)量級(jí)持續(xù)釋放，產(chǎn)生生物活性 NGF[21]。

3 殼聚糖復(fù)合種子細(xì)胞

有研究應(yīng)用雪旺細(xì)胞（Schwann cell，SC）和殼聚糖復(fù)合膠原導(dǎo)管構(gòu)建組織工程化人工神經(jīng)，修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng) 20 mm 缺損。鄭培惠等[22]采用殼聚糖導(dǎo)管復(fù)合體外培養(yǎng)的SC 修復(fù)兔面神經(jīng) 8 mm 缺損。郭寶鳳等[23]將膠原蛋白海綿圓柱體插入殼聚糖導(dǎo)管作內(nèi)支架，并注入神經(jīng)干細(xì)胞懸液，構(gòu)建成組織工程化人工神經(jīng)，修復(fù)兔 10 mm 面神經(jīng)缺損。廖文等[24]使用殼聚糖導(dǎo)管復(fù)合骨髓單個(gè)核細(xì)胞修復(fù)大鼠13 mm 坐骨神經(jīng)缺損。徐昆等[25]應(yīng)用清華大學(xué)生物系生物材料與組織工程實(shí)驗(yàn)室制備的殼聚糖導(dǎo)管，修復(fù)神經(jīng)鞘瘤所致10 mm周圍神經(jīng)缺損。使用同樣導(dǎo)管復(fù)合游離的神經(jīng)片段（含有SC、基膜），橋接神經(jīng)缺損，可促進(jìn)神經(jīng)軸突再生，效果優(yōu)于單純神經(jīng)導(dǎo)管移植。

研究證實(shí)，含膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）基 因 修飾的雪旺細(xì)胞膠原蛋白-殼聚糖（collagen-chitosan）神經(jīng)導(dǎo)管移植，能顯著促進(jìn)大鼠坐骨神經(jīng)缺損的恢復(fù)，作者建立 8 mm 坐骨神經(jīng)缺損大鼠模型，橋接手術(shù)12周后，脛骨前肌的濕重、電生理學(xué)和神經(jīng)再生的形態(tài)檢查顯示，復(fù)合殼聚糖神經(jīng)導(dǎo)管移植能促進(jìn)坐骨神經(jīng)缺損的恢復(fù)，達(dá)到自體神經(jīng)移植相似的效果[26]。Hsu 等[27]設(shè)計(jì)了一個(gè)層粘連蛋白（laminin，LN）涂層的殼聚糖多壁神經(jīng)導(dǎo)管，聯(lián)合骨髓單個(gè)核細(xì)胞（bone marrow mononuclear cell，BM-MNC），修 復(fù) SD 大 鼠 10 mm 坐 骨 神 經(jīng) 缺 損 。Zheng 等[28]采 用 多 通 道 殼 聚 糖 導(dǎo) 管 聯(lián) 合 BM-MNC，修 復(fù) 大 鼠8 mm 坐骨神經(jīng)缺損。Ishikawa 等[29]橋接移植 BM-MNC 來源的SC 殼聚糖凝膠海綿導(dǎo)管，修復(fù) 8 mm大鼠神經(jīng)斷端間隙。

Hsueh 等[14]發(fā)現(xiàn) 殼 聚 糖涂 膜 可 誘導(dǎo) 人 類脂 肪 來 源干 細(xì) 胞（human adipose-derived stem cell，ASC）向神經(jīng) 球 分化，應(yīng)用內(nèi)壁涂布?xì)ぞ厶堑墓枘z管復(fù)合植入ASC，可以修復(fù)10 mm缺損大鼠坐骨神經(jīng)，促進(jìn)神經(jīng)再生。

4 殼聚糖導(dǎo)管復(fù)合藥物

張衛(wèi)國等[30]用殼 聚糖導(dǎo)管 復(fù)合 FK506（他克莫 司）緩釋鞘管，橋接大鼠坐骨神經(jīng) 3 mm 缺損。殼聚糖+I型膠原蛋白+ FK506制備復(fù)合組織工程神經(jīng)導(dǎo)管，亦可修復(fù)長節(jié)段神經(jīng)缺損。

5 殼聚糖復(fù)合其他材料

作為神經(jīng)導(dǎo)管，殼聚糖導(dǎo)管物理性能尚有待提高，復(fù)合材料可能更有前景。殼聚糖導(dǎo)管的缺點(diǎn)包括：該材料無熔點(diǎn)，且溶解殼聚糖的乙酸溶液揮發(fā)困難，不易加工。應(yīng)深入研究對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué)改性，提高溶解度和尋找易揮發(fā)的溶解體系，使其既能達(dá)到所需的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，又能容易地被加工成特定的形狀[31]。研究表明，聚乳酸（polylactic acid，PLA）加入殼聚糖，形成復(fù)合材料，有更好的強(qiáng)度和彈性。殼聚糖-聚乳酸神經(jīng)導(dǎo)管，應(yīng)用模具鑄造/紅外線脫水技術(shù)進(jìn)行制作，得到的復(fù)合材料基導(dǎo)管，既具有良好的機(jī)械性能，又有良好的生物相容性，可引導(dǎo)通道修復(fù)10 mm 大鼠坐骨神經(jīng)缺損[32]。

Gu 等[33]報(bào)告臨床使用殼聚糖/聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）神經(jīng)導(dǎo)管，修復(fù)30 mm長的正中神經(jīng)缺損。患者55歲，男性，右前臂遠(yuǎn)端外傷。神經(jīng)橋接修復(fù)36月后，拇指掌部分精細(xì)活動(dòng)改善，如使用筷子。拇指、食指和中指靜態(tài)兩點(diǎn)辨別覺測(cè)定分別為14、9和9 mm。茚三酮試驗(yàn)顯示，受傷的拇指、食指和中指的排汗功能部分恢復(fù)。結(jié)果令人振奮，但其他類似患者罕有文獻(xiàn)報(bào)道。

在殼聚糖導(dǎo)管中加入聚乙醇酸纖維，能成功橋接Beagle犬坐骨神經(jīng) 30 mm 缺損[34]。用殼聚糖復(fù)合膠原導(dǎo)管可以修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng) 15 mm 缺損。殼聚糖復(fù)合導(dǎo)管經(jīng)透明質(zhì)酸（hyaluronic acid，HA）修飾后，神經(jīng)細(xì)胞與復(fù)合導(dǎo)管黏附增加，周圍炎癥反 應(yīng) 輕，神 經(jīng)膠 質(zhì) 纖維 酸 性 蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）陽 性 細(xì) 胞 數(shù) 少[35]。 可 吸 收 性 外 源 性 骨 形 態(tài) 發(fā) 生 蛋 白（bone morphogenetic protein，BMP-2）與殼聚糖神 經(jīng)導(dǎo)管復(fù)合，能有效地引導(dǎo)兔面神經(jīng)再生。

可生物降解的聚乳酸/硫酸軟骨素/殼聚糖/NGF 神經(jīng)導(dǎo)管（PDLLA/Chondroitin sulfate/Chitosan，PDLLA/CS/CHS）具有良好的生物相容性和機(jī)械性能，降解產(chǎn)物無毒，可以修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng) 10 mm 的缺損[36]。生物可降解的殼聚糖-聚乳酸復(fù)合材料修復(fù)導(dǎo)管，具有更好的強(qiáng)度和彈性，有許多微孔，允許滲透性，可修復(fù)10 mm大鼠坐骨神經(jīng)缺損。組織工程化神經(jīng)移植使用殼聚糖/聚（乳酸-共-乙醇酸）（Poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA）復(fù)合自體 BM-MNC，橋接 50 mm 犬坐骨神經(jīng)間隙。Sim?es等[37]證實(shí)，III型殼聚糖膜具有約 110 μmol（microm）毛孔，約 90%的孔隙率，該導(dǎo)管能橋接10 mm神經(jīng)缺損。

新近出現(xiàn)的高仿真殼聚糖導(dǎo)管具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)高度仿真，內(nèi)部結(jié)構(gòu)模擬正常神經(jīng)基底膜的軸向微管樣結(jié)構(gòu)，可很大程度發(fā)揮支架對(duì)再生神經(jīng)的物理引導(dǎo)作用；材料表面具有大量可以被細(xì)胞識(shí)別的位點(diǎn)，利于細(xì)胞的粘附和伸展；通過無生物毒性的京尼平交聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)該神經(jīng)支架的降解可控性[38]。

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（本文編輯：王晶）

R741；R741.05

ADOI10.16780/j.cnki.sjssgncj.2017.03.016

清華大學(xué)玉泉醫(yī)院神經(jīng)外科中心北京 100040

國家自然科學(xué)基金委/香港研究資助局聯(lián)合資助課題（No.81161160570)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863 計(jì)劃）課題；國家自然科學(xué)基金（No.81171143）

2016-08-02

敖強(qiáng)aoqiang@mail.tsinghua.edu.cn