周围神经损伤后轴突再生微环境的研究进展①

范红石，王艳，陈国平

周围神经损伤后轴突再生微环境的研究进展①

范红石1，王艳2，陈国平2

周围神经损伤后，轴突再生的微环境发生复杂变化，有促进机制、抑制机制及促进和抑制双重作用。本文总结轴突再生微环境对轴突再生的不同作用与影响的研究进展。

周围神经损伤；轴突再生；微环境；综述

[本文著录格式]范红石，王艳，陈国平.周围神经损伤后轴突再生微环境的研究进展[J].中国康复理论与实践,2015,21(3): 288-291.

CITED AS:Fan HS,Wang Y,Chen GP.Microenvironment for axonal regeneration after peripheral nerve injury(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2015,21(3):288-291.

周围神经损伤后轴突再生要经过轴突再生通道和再生微环境的建立、轴突芽出和延伸、靶细胞的神经再支配、再生轴突髓鞘化成熟等复杂过程。其中轴突修复与再生的微环境起到重要作用。本文就轴突再生促进因子、抑制因子以及促进和抑制的双重作用的因子，包括许多胞内组分之间以及胞内组分与胞外基质之间的相互作用综述如下。

1 促进作用

1.1 施万细胞和细胞外基质

施万细胞是周围神经系统的胶质细胞，除了与周围神经的发生、发育和形态、功能方面密切相关，施万细胞、巨噬细胞和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)在变性神经内提供足够的营养及类营养物质，对轴突的生长非常重要。施万细胞提供适合轴突再生的基质，还是各种营养因子的主要来源，在神经再生中起到关键作用[1]。

ECM主要存在于包绕轴索的施万细胞外的基底膜内，主要成分包括层粘连蛋白(laminin,LN)、纤连蛋白(fibronectin, FN)、Ⅳ型胶原、硫酸肝素蛋白多糖(sulfate heparan proteoglycans,SHPG)等，为神经生长提供适当的黏着性，引导再生轴索沿着施万细胞基膜管定向生长[2]。其中层粘连蛋白α7β1整合素受体和半乳糖凝集素(galectin)刺激施万细胞由近端向远处残端迁移，辅助桥接细胞，促进轴突向损伤神经末梢长入，在周围神经损伤后轴突生长、突触可塑性、神经纤维成束方面发挥明显作用[3]。

1.2 神经营养因子

神经营养因子(neurotrophic factors,NTFs)是具有多种活性的多肽类物质，广泛存在于动物体内多种组织中，对损伤的周围神经具有营养、促进再生及修复作用[4]。包括神经生长因子(nerve growth factor,NGF)、脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)、神经营养素-3(neurotrophin-3, NT-3)和NT-4/5。这些蛋白同NGF具有高度的氨基酸同源性，都能与低亲和力受体P75结合[5]。大量研究证明，在受损的神经系统中，NTFs可以促进神经元存活和轴突再生[6]。此外还有成纤维细胞生长因子家族、神经胶质细胞源性神经营养因子家族、睫状神经营养因子家族、胰岛素样生长因子Ⅰ和Ⅱ等对周

围神经损伤后轴突有修复作用的小分子蛋白。不同因子作用不同，然而神经因子间的联合作用不仅能够促进轴突的生长，而且能加速神经功能的恢复。

1.3 激素

激素对神经元有着不可忽视的重要作用。

1.3.1 甲状腺素

近些年，甲状腺素对周围神经损伤修复作用一直是研究热点。甲状腺素作用于非神经细胞可促进轴突再生，非神经细胞在甲状腺素作用下可分泌NTFs、ECM或细胞黏附因子，继而促进神经轴突再生[7-8]。

1.3.2 甲状旁腺素相关蛋白

甲状旁腺素相关蛋白(parathyroid hormone related protein, PTHrP)被发现广泛存在大鼠的神经系统内，包括周围神经系统。在离断的背根神经节和坐骨神经中，PTHrP受体mRNA显著表达，PTHrP显著上调；PTHrP促进施万细胞去分化，为神经成功再生提供有利环境[9]。

1.3.3 促肾上腺皮质激素

促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)促进坐骨神经损伤后的再生，提高受损坐骨神经的形态学指标，促进其功能的恢复[10]。

1.3.4 孕酮

实验表明，孕酮可以改变大鼠慢性卡压伤后神经性疼痛模型的电生理，同时能减轻疼痛行为的表达[11]。

1.3.5 促黑素细胞激素

ACTH与α-、β-、γ-促黑素细胞激素(melanocyte stimulating hormone,MSH)共同组成内生多肽家族，它们都来源于阿黑皮质素原(proopiomelanocortion,POMC)[12]。这些多肽通过与MSH受体结合对人体发挥多重影响，包括抗炎反应、免疫反应以及抗微生物等[13]。一些研究显示，α-MSH能够改善周围神经损伤后的再生能力[14-16]。肾上腺切除大鼠出现坐骨神经退变，当用ACTH(1-39)治疗后，神经功能很快恢复[17]。坐骨神经卡压伤后，α-MSH、ACTH(4-10)、ACTH(4-9)治疗也可加速神经功能的恢复[18-19]。MSH的神经保护机制目前还不完全明了。一些研究证实，α-MSH通过抑制施万细胞的炎症反应信号，抑制周围神经损伤后的炎症反应，促进其神经再生[20]。

1.4 磷脂酶A2家族

López-Vales等研究发现，细胞内磷脂酶A2家族的两个成员钙依赖型ⅣA(cPLA2GⅣA)和非钙依赖型ⅥA(iPLA2GⅥA)在大鼠坐骨神经损伤的瓦勒变性中起着重要作用。iPLA2GⅥA在神经损伤后髓鞘崩解的早期起重要作用，而cPLA2GⅣA在巨噬细胞清理崩解的髓鞘时起作用。他们的研究还显示，缺乏cPLA2和iPLA2会延迟髓鞘的清理速度、靶器官的神经再支配以及功能恢复。他们还认为中枢神经系统损伤后缓慢的髓鞘清理造成中枢神经不能再生[21]。

1.5 血清应答因子和丝切蛋白

Stern等研究显示，在轴突再生过程中，鼠血清应答因子(serum response factor,SRF)是一个基因调节因子，与肌动蛋白细胞骨架连接，调节生长锥肌动蛋白的活性。在有再生能力的面部运动神经元再生过程中，去除SRF会抑制轴突再生。野生型大鼠神经损伤后，SRF从细胞核迁移到细胞质中，对轴突再生发挥作用。体内实验表明，细胞质内的SRF腺病毒过度表达，刺激轴突发芽和面神经再生。他们的研究还显示，细胞质内的SRF与丝切蛋白(cofilin)形成相互作用的调节单位，细胞质内SRF过度表达会降低丝切蛋白的磷酸化，丝切蛋白过度表达也会抑制SRF的磷酸化，因此，SRF与丝切蛋白组合调节促进轴突再生[22]。

1.6 转录因子STAT3

Bareyre等发现，选择性去除脊髓后角细胞内STAT3的大鼠，其周围神经切断后，轴突再生抑制。进一步研究还显示，脊髓后角细胞分支远端损伤后，过度表达的STAT3增加轴突的生长以及旁系的芽生。他们认为STAT3在特殊时期调节轴突的生长，激活STAT3可能给轴突生长提供一个启动机会[23]。

1.7 脱乙酰化酶5

Cho等研究显示，轴突损伤诱导微管蛋白梯度脱乙酰化，这是轴突体内或体外再生所必须的过程，只发生在周围神经胞体，而不出现在中枢神经元中。他们发现，微管蛋白的脱乙酰化由神经损伤部位钙内流发起，并要求蛋白激酶介导激活脱乙酰化酶5(histone deacetylase 5,HDAC5)。HDAC5作为新的损伤调节微管蛋白脱乙酰化酶，在生长锥的动力学方面及轴突损伤后再生方面起着至关重要的作用。另外，他们的研究结果还提示，微管蛋白修饰的空间控制机制是轴突再生所必须的[24]。

1.8 突触融合蛋白13

Cho等认为，突触融合蛋白13(Syntaxin 13)是N-乙基马来酰亚胺敏感因子(N-ethylmaleimide-sensitive factor)依赖的蛋白受体家族成员之一，它的表达增加是由于损伤诱导的哺乳动物帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)的调节。损伤神经突触融合蛋白13增加，是局部蛋白合成而不是轴突的运输。把敲除了突触融合蛋白13的脊髓后角细胞进行培养，其轴突生长和再生都被阻止[25]。

2 抑制与促进双重作用

2.1 免疫反应

神经损伤后发生的免疫反应，对神经再生既有促进作用也有抑制作用[26]。周围神经存在血-神经屏障，能够阻止淋巴细胞和抗体进入神经组织实质内，也没有主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ类抗原的表达与抗原递呈细胞的存在。周围神经损伤后破坏了这一屏障，随之发生一系列免疫学反应，影响神经的再生和功能的恢复：免疫反应越强，神经纤维再生和功能恢复越差，周围神经损伤后的免疫对神经再生起抑制作用[27]。

实验研究表明，周围神经损伤后发生瓦勒变性，巨噬细胞清除轴突及髓鞘碎片是轴突再生的首要条件；此外，巨噬细胞还可以分泌多种生物活性的细胞因子，增加血管通透性，并能诱导施万细胞增殖分化及分泌NGF等，对神经再生具有促进作用[28-29]。

周围神经损伤修复后局部发生免疫反应，Thl、Th2细胞活化，以Th2免疫为主。环磷酰胺用于坐骨神经损伤后的实验显示，早期干扰素(INF)-γ表达量减少可降低细胞免疫应答，减少神经损伤后的继发性损害，减少吻合口远近端的神经退变及髓鞘崩解，缩短神经再生的距离；随后，INF-γ表达增加，增加巨噬细胞的功能，为神经再生创造有利环境[30]。也有实验显示，周围神经损伤后，局部有免疫球蛋白(Ig)G沉积，神经损伤程度越重，免疫球蛋白沉积越多，神经再生和功能恢复越差，神经损伤后局部发生的免疫反应对神经再生起着抑制作用[31]。

2.2 髓磷脂相关糖蛋白

髓磷脂相关糖蛋白(myelin associated glycoprotein,MAG)是一种定位于髓鞘轴突旁的施万细胞和少突胶质细胞上的跨膜糖蛋白，在胶质和轴突间发挥作用。它是一个双功能蛋白，对大多数神经元有抑制作用，而对发育早期的背根神经节神经元有促进作用，即在神经发育的不同时期发挥不同的作用[32]。在胚胎期和新生儿期，在中枢神经系统促进轴突生长；而在成年后是抑制作用。在周围神经系统，出生后2周内，神经截面的改变是从促进神经生长到逐渐抑制的过程，到成年后表现为抑制轴突再生。神经损伤后，如果髓鞘被完全去除，MAG抑制轴突再生的作用也随之消失[33]。研究发现，坐骨神经切断后，局部应用MAG可以减少损伤，促进功能恢复[32]。

3 抑制作用

3.1 Nogo-A

Nogo-A是近年来人们在中枢神经系统髓磷脂中发现的一种抑制轴突生长的蛋白。现已证明，Nogo蛋白是网状蛋白家族的第4个成员，是一种跨膜蛋白。目前已证实其在体外培养时有很强的神经轴突生长抑制活性。Nogo-A的发现使神经系统损伤的治疗产生革命性进步[34]。Nogo-A抑制轴突的再生也表现在脊髓及周围神经上[35]。Nogo-A单克隆抗体IN-1可以抵销Nogo-A的抑制作用，允许轴突在中枢神经系统和周围神经系统再生[36]。

3.2 硫酸软骨蛋白多糖

硫酸软骨蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycan,CSPG)也是周围神经再生的抑制蛋白。当周围神经损伤时，施万细胞分泌CSPG增加7倍。CSPG抑制轴突再生的作用是由于其诱导了细胞内钙离子浓度增加，导致细胞骨架及生长锥迁移的改变。当CSPG被其抑制剂β-D-木糖苷拮抗或软骨素酶ABC中和后，神经再生的抑制作用随之消失[33]。

此外，双磷酸张力蛋白同族体(dual phosphatase and tensin homolog,PTEN)也能够抑制哺乳动物中枢及周围神经损伤轴突的再生[37]。

4 展望

不同于中枢神经系统，周围神经在损伤后有一定的再生修复能力[38]。对神经系统损伤的修复，人类许多世纪以来倾注了巨大精力，但最终结果仍不能令人满意。通过对轴突修复与再生微环境中促进及抑制因素的认识，使我们在临床中能更好地促进周围神经损伤的康复进程。

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Microenvironment forAxonal Regeneration after Peripheral Nerve Injury(review)

FAN Hong-shi1,WANG Yan2,CHEN Guo-ping2
1.Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin,Heilongjiang 150040,China;2.2nd Hospital of Heilongjiang University of Chinese Medicine,Harbin,Heilongjiang 150001,China

The microenvironment after peripheral nerve injury becomes complicated for axon regeneration,which can be promotion,inhibition,or both.This paper summarized the researches about the effect of microenvironment on axon regeneration after peripheal nerve injury.

peripheal nerve injury;axon regeneration;microenvironment;review

10.3969/j.issn.1006-9771.2015.03.011

R745

A

1006-9771(2015)03-0288-04

2014-10-31

2014-12-08)

1.黑龙江中医药大学创新人才基金项目(No.051290)；2.黑龙江省博士后基金项目(No.LBH-Z13202)；3.黑龙江中医药大学博士后基金项目。

1.黑龙江中医药大学，黑龙江哈尔滨市150040；2.黑龙江中医药大学附属第二医院，黑龙江哈尔滨市150001。作者简介：范红石(1989-)，女，黑龙江哈尔滨市人，硕士研究生，主要研究方向：周围神经损伤康复。通讯作者：王艳(1967-)，女，教授，硕士研究生导师，主要研究方向：周围神经损伤康复。E-mail:358940151@qq.com。