周围神经损伤后的再生微环境以及瘢痕形成

叶华隆 综述 张少成 刘 芳 审校

周围神经损伤后的再生微环境以及瘢痕形成

叶华隆 综述 张少成 刘 芳 审校

周围神经损伤在临床上十分常见。与中枢神经不同，周围神经损伤后有一定的修复再生能力。本文就周围神经损伤后再生微环境的变化，以及瘢痕形成的相关因素进行文献综述。

周围神经微环境瘢痕形成

周围神经损伤后，在一定的情况下是可以再生的[1]。神经功能的恢复与损伤的严重程度和类型相关。如果只是轻微挤压伤，神经的膜性结构未受到影响，恢复较好。但当神经部分或完全横断伤时，修复后神经功能恢复较差，几乎不可能完全恢复到正常水平[2]。神经损伤后的再生要经历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一系列过程。很多因素均可影响到周围神经的修复和再生，如：手术缝合的方式、轴突再生微环境[3]、局部的黏连瘢痕形成、吻合口的张力、局部软组织条件等。其中，周围再生微环境和局部瘢痕黏连尤为重要，是影响周围神经功能恢复的重要因素。本文就周围神经损伤后再生微环境的变化和瘢痕形成的相关研究进行综述。

1 周围神经损伤后再生微环境的变化

1.1 神经营养因子

周围神经损伤后，神经轴突、靶组织、成纤维细胞、施万细胞（Schwann cells，SCs）等会产生一类具有多种活性、通过与靶细胞表面特定受体结合，进而发挥其生理效应的多肽类物质，称为神经营养因子（NTFs）[4]。可分为3大类：①神经营养素，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）、神经营养素-4/5（Neurotrophin-4/5，NT-4/5），以及源自非哺乳动物的神经营养素-6（Neurotrophin-6，NT-6）、神经营养素-7（Neurotrophin-7，NT-7），它们间有多个氨基酸同源，均可与p75低亲和力受体结合。②神经细胞分裂素，包括睫状神经营养因子（Ciliary neurotrophic factor，CNTF）、白细胞介素-1、3、6（Interleukin IL-1,3,6）等，其中CNTF最具代表性。③成纤维细胞生长因子（Fibroblast growth factor，FGF），以及其他神经营养因子如胶质源性神经营养因子（Glial cell-line derived neurotrophic factor，GDNF）、胰岛素样生长因子（Insulin-like growth factor，IGF）等。大量研究表明，神经生长因子可以促进神经再生，通过细胞内传导途径，激活相关活化分子，并且调控施万细胞增殖分化、受体p75的表达，引导加快轴突生长[5]，促进运动神经元从终板发芽[6]，保护受损神经元，使神经细胞从可逆性变性状态向再生状态转变。其中，GDNF为目前发现的生物活性最强的运动神经元营养因子。它对胚胎大鼠运动神经元的存活效应比脑源性神经营养因子高75倍，比CNTF高650倍[7]。危蕾等[8]制作大鼠股神经缺损模型，结果表明外源性GDNF能缓解损伤神经的近侧端纤维溃变，促进更多的前角神经元轴突再生。外源性给予的GDNF能经受体介导大量的逆向轴浆运输至胞体，发挥其神经营养作用，并且外源性GDNF能减少修复侧脊髓前角神经元死亡的数目，降低前角神经元中胆碱酯酶及酸性磷酸酶变化的幅度，有利于前角神经元轴突的再生。杨晨等[9]制作SD大鼠坐骨神经电损伤模型，发现持续表达GDNF的脂肪间充质干细胞组的神经功能恢复，明显优于GDNF组以及单纯脂肪间充质干细胞组。Marquardt等[10]通过四环素转导的施万细胞，持续表达GDNF。在脱细胞同种异体移植物桥接3 cm坐骨神经缺损的远端移植GDNF-SCs，结果显示，持续表达6周GDNF组动物的神经组织学，以及腓肠肌、胫骨前肌肉质量，均优于4周及8周组动物。可见，神经营养因子可以提高轴突再生以及神经功能的恢复效果。

1.2 免疫反应

神经损伤后，免疫反应的发生可能有以下3种途径[11]：神经损伤后血-神经屏障被破坏，神经性抗原漏出后被引流至邻近的淋巴结中，刺激免疫细胞，产生特异性抗体，进入血液后作用于神经内细胞，引起免疫反应的发生；神经损伤后，神经实质内的抗原递呈细胞（Antigen presentation cell，APC）摄取神经性抗原后在细胞膜上表达MHCⅡ类抗原并递呈给神经内的T细胞，激活免疫反应；神经损伤后，神经实质内的APC摄取神经性抗原后，通过神经内微血管内皮细胞递呈给血循环的T细胞，激活免疫反应后产生神经特异性抗体，引起自身免疫反应，影响神经再生。周围神经损伤后引起的免疫反应对神经的修复和再生起着抑制作用。免疫反应的程度和神经损伤的严重性成正比关系。神经损伤越严重，免疫反应就越强烈，反之，将减弱神经再生能力和神经的功能恢复。

他克莫司，即FK506，是一种常用的免疫抑制剂药物，对神经再生有促进作用。Bavetta等[12]发现，FK506很可能通过限制CaN的磷脂酶活性来发挥神经的保护作用。而且，Becker等[13]在胫神经挤压伤和横断伤模型中应用FKBP12的两种配体FK506（有CaN抑制活性）和V-10367（无CaN抑制活性），发现FKBP12-FK506的复合物对免疫反应的抑制促进了神经再生，而FKBP12-V-10367却无此作用。

王庆武等[14]发现，在大鼠坐骨神经损伤模型中，应用糖皮质激素的实验组免疫球蛋白IgG较对照组少，而且，随着时间延长，其IgG减少的速度也比对照组快。术后实验组大鼠坐骨神经功能恢复也较快，在光镜和电镜下的神经结构恢复较完整。说明糖皮质激素能够通过减少免疫球蛋白IgG的沉积来减轻损伤神经局部的免疫反应，进而改善神经的再生微环境。

熊革等[15]发现免疫抑制剂（环孢素A、FK506、甲基强的松龙）可延缓周围神经损伤后IL-1β、TNF-α、INF-γ和MIF的表达峰值，并可明显延长其表达时间。因此，认为免疫抑制剂促进周围神经的再生作用，不仅是一种药物对神经的刺激作用，还可以作用于免疫系统，进而影响复杂的炎性细胞网络来发挥作用。

1.3 炎症反应

当周围神经损伤后随即就开始华勒变性，损伤神经远端的轴突在细胞骨架颗粒化崩解前还可保持完整若干天[16]。在神经损伤的最初24 h，施万细胞通过降低髓鞘碱性蛋白来脱髓鞘，而后巨噬细胞从血管中移行至损伤处[17]。实际上，在华勒变性期间，施万细胞和巨噬细胞吞噬变性的髓鞘，以及产生细胞因子和神经营养因子，对神经再生起着很重要的作用，而炎症反应也主要和巨噬细胞相关。初级感觉神经元、施万细胞以及巨噬细胞之间的信号通路十分复杂，细胞因子和趋化因子是其中的重要组成部分[18]。有研究关注了在华勒变性期间的炎症反应。许多不同的因子由施万细胞和巨噬细胞产生，并在周围神经的变性和再生中扮演重要角色。损伤处活化的神经胶质细胞释放促进或抑制炎症反应的细胞因子[17]。促炎性因子（白介素-1、白介素-2、白介素-6以及TNF）主要在华勒变性的第一阶段产生，促进神经损伤后2～3 d巨噬细胞的募集，而抑炎性因子（白介素-10和TGF-β）在巨噬细胞募集后产生并且衰减炎症反应[19]。

TNF-a在周围神经或中枢神经损伤后能够调控炎症反应，激活以及级联放大其他细胞因子和神经生长因子。在周围神经损伤后，施万细胞、巨噬细胞以及肥大细胞立即产生内源性TNF-a，而病变部位迅速增加的TNF-a又可以募集大量的巨噬细胞[20]。Shubayev等[21]在敲除TNF-a以及MMP-9基因的大鼠坐骨神经损伤模型中发现，巨噬细胞在损伤处的聚集减少了。巨噬细胞能够吞噬变性髓磷脂，协同改造神经内膜环境以及细胞外基质。Liefner等[22]在TNF-a缺失的大鼠坐骨神经横断模型中，发现巨噬细胞聚集减少会延迟髓磷脂的清除。Uncini等[23]发现，在大鼠坐骨神经损伤模型中注射TNF-a，会破坏血神经屏障，并引起渗出性炎症。

周围神经损伤过程中另一个非常重要的促炎性因子就是IL-1。主要成员为IL-1α、IL-1β和IL-1拮抗剂。IL-1α、IL-1β为重要的炎性介质，能通过增加细胞前列腺素的合成发挥致炎作用。在周围神经未损伤时，IL-1α mRNA恒定表达，但不合成IL-1α蛋白。神经损伤后，与轴突失去紧密联系的施万细胞能在5～6 h后上调IL-1α mRNA和IL-1α蛋白[19]。IL-1α可以诱导成纤维细胞聚集在损伤处并产生IL-6。IL-6属于神经营养因子，可以促进炎症反应，在急性炎症反应中起重要的作用。它能够增强T细胞活性，并且作用于施旺细胞，通过上调促炎性反应基因和免疫蛋白酶亚基，参与周围神经的再生[24]。有实验证实，IL-6能够磷酸化Na+-K+-Cl-转体，进而维持神经细胞内Cl-含量，对神经损伤后的再生起到促进作用[25]。

轴突损伤后，以白细胞为主的炎性细胞迁入神经远端和损伤神经元胞体周围，有利于清除变性坏死的施万细胞、髓鞘碎片，以及IL-6等促炎性因子的神经保护再生作用，均显示着炎症反应与神经再生的轻度正相关关系。但eare等[26]认为，神经损伤处长时间的炎症反应，会阻碍施万细胞的增殖，从而不利于轴突再生。α黑素细胞刺激素可以抑制原代培养大鼠施旺细胞NF-κB转录因子的激活，从而发挥抗炎特性，对神经再生起到促进作用。

2 周围神经损伤后瘢痕的形成与抑制

在创伤修复过程中，瘢痕形成是重要的过程，同时也是自然产物。但是，在神经的再生过程中，瘢痕会阻碍近端轴突向远端生长。神经损伤后，损伤和异物反应会诱导肥大细胞和组织间质细胞释放组织胺、凝血酶等；同时，间质组织内的多种成分，如胶原纤维，弹力纤维等，在神经损伤后可导致渗出，出现神经内水肿。水肿将进一步导致成纤维细胞和巨噬细胞进入神经内，形成纤维化。纤维细胞浸润，新生毛细血管和成纤维蛋白最后形成了瘢痕组织。同时，再生的轴突被瘢痕组织阻碍，增生紊乱，和瘢痕组织混杂一起形成神经瘤，而远端施万细胞的增生则可能形成神经胶质瘤[27]。吻合口处的瘢痕，将会导致神经外膜与周围肌肉结缔组织的黏连，进一步影响神经周围的血供。所有这些都将严重影响神经的再生和功能恢复。

神经两断端吻合不良、缝线损伤，以及异物反应，是造成瘢痕的重要原因[28]。Siemionow等[29]将12只路易斯大鼠分为两组，分别采用常规缝合和改良神经套管缝合，发现改良神经套管缝合能够提供良好的断端吻合，减少吻合口处异物及轴浆外溢，减少瘢痕形成，有利于轴突在一个较封闭的内环境下再生。1982年，Lundborg等首次提出了神经再生室的概念，认为神经损伤后，在两断端以及组织间隙中会聚集一些神经营养物质、巨噬细胞、淋巴细胞以及细胞外基质成分，对神经再生起到重要作用。

许多药物，包括皮质类固醇类[30]、透明质酸[31]、羊水[32]等，通过抗炎、减少成纤维细胞的胶原合成、形成物理屏障等方式，对神经再生过程中的瘢痕形成具有一定的抑制作用。

在周围神经手术过程中，建造一个保护性的神经鞘管来隔离神经与周围组织，不仅可以改善神经功能恢复，还可以减少纤维化，以及神经与周围组织的黏连[33]。各式各样的材料已经被用于制作神经鞘管，包括硅胶片[34]、自体以及同种异体静脉[35]、猪细胞外基质[33]、胶原蛋白[36]等。绝大多数的研究都是在大鼠坐骨神经损伤模型或人正中神经手术中进行。这些材料各有利弊。然而，理想的神经鞘管材料应该具备抑制瘢痕形成、防止神经黏连、维持神经生长、最小化炎症以及免疫反应的作用，并且在神经生长过程中防止对神经形成压迫[37]。目前，仍然没有一种材料可以保证神经生长，并防止术后黏连。因此，有必要继续探索一种简便易得的神经保护材料，以更好地促进受损神经的功能恢复。

3 展望

神经损伤后产生的神经营养因子、免疫炎症反应，以及局部瘢痕黏连的形成等，对周围神经的再生和功能的恢复，起着促进或抑制作用。进一步深入研究神经再生的微环境、免疫炎症反应的调控，以及瘢痕的形成，可以为周围神经损伤的修复提供可靠的依据。

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Regenerative Microenvironment and Cicatrization after Peripheral Nerve InjuryYE Hualong1,ZHANG Shaocheng1,

LIU Fang2．1 The First Affiliated Changhai Hospital;2 Department of Antomy,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China.

Peripheral nerve;Microenvironment;Cicatrization

R722.14+4

B

1673-0364（2017）02-0109-04

2016年11月20日；

2016年12月29日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2017.02.015

200433上海市第二军医大学第一附属长海医院（叶华隆，张少成）；200433上海市第二军医大学解剖教研室（刘芳）。

【Summary】Peripheral nerve injury is very common in clinic.Different from the central nervous system,peripheral nerve has a certain regenerative capacity.In this paper,the changes of the regeneration microenvironment and scarring associated factors after peripheral nerve injury were all reviewed.