壳聚糖导管桥接修复周围神经缺损新进展

陈琳，张玉琪，敖强，左焕琮

壳聚糖导管桥接修复周围神经缺损新进展

陈琳，张玉琪，敖强，左焕琮

周围神经缺损是临床常见的致残性疾病，虽然科技和手术技术的发展使疗效获得进步，但对于长距离组织缺损，治疗仍面临很大困难。多种材料制造的神经导管的使用均可以提高修复再生的长度，其中壳聚糖是一种可降解材料，生物相容性优良，已经较多用于导管支架的制备，而联合使用各种可促神经再生的物质，进一步提高了效果。本文就壳聚糖基导管桥接修复周围神经缺损的最新研究进展作一简述。

壳聚糖；导管；桥接；神经修复；周围神经缺损

全球每年新增 1 000～1 500 万创伤病例，其中周围神经损伤占 1.5%～4.0%[1]。随着显微外科设备和技术的发展，周围神经损伤修复的临床疗效不断提高，缺损间隙较短可以直接精细缝合或小间隙套管修复；但缺损距离较长时，则需采用神经组织移植或神经导管桥接。周围神经导管材料包括生物材料和人工合成材料两大类，壳聚糖是一种自然生物可降解材料，具有良好的生物相容性。近年来，有许多关于壳聚糖在神经导管中应用的研究报道。前期的研究大多使用单一的壳聚糖导管修复神经缺损，现在多在壳聚糖导管中复合各种可促神经再生的物质，例如其他种类的构建材料、因子、药物以及种子细胞，来协同修复神经损伤，提高修复效能[2-11]。

1 壳聚糖神经导管

壳聚糖又名脱乙酰几丁质、聚氨基葡萄糖、可溶性甲壳素，可在体内降解为单糖，是一种良好的修复材料，对神经细胞基本无毒害作用[12]。优点：①降解速度可调节，通过原料的脱乙酰度、分子量以及交联等方法；②有良好成膜性，通过旋转蒸发法或冷冻干燥法，可加工成管；③来源丰富，良好生物相容性；④能促进内皮细胞生长，利于新血管发生；⑤抑制成纤维细胞的生长，减少瘢痕形成，保持很小的组织粘连；⑥为再生的轴突提供营养[13]。研究发现，临床常用的单纯硅胶导管桥接神经，可导致髓鞘变性和胶质瘢痕形成，硅胶管能诱发神经瘢痕内白细胞介素-1β和白三烯B4受体1的高表达；而如果导管涂有壳聚糖，则炎症反应可被抑制[14]。

2 壳聚糖导管复合神经营养因子

在 壳 聚 糖 导 管中加 入 神 经 生 长因子（nerve growth factor，NGF）能修复大鼠坐骨神经 15 mm 缺损，促进神经再生，加快血管化进程，提高再生神经髓鞘化[15]。王伟等[16]将壳聚糖与琼脂糖水凝胶载体及NGF复合，制成组织工程神经导管，成功修复大鼠坐骨神经 10 mm 缺损。张培训等[17]用含有 NGF的壳聚糖导管桥接修复周围神经5 mm 小间隙的效果好于断端外膜直接缝合。智晓东等[18]用含有碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）的壳聚糖导管桥接大鼠坐骨神经 10 mm 缺损。张皑峰等[19]也证实其促进周围神经损伤再生的效果。NGF通过京尼平交联固化结合壳聚糖导管，能桥接大鼠10 mm坐骨神经缺损。

三碘 甲状腺原 氨 酸（triiodothyronine，T3）局部用药结合壳聚糖导管，可成功修复大鼠坐骨神经10 mm 缺损[20]。睫状神经营养因子涂层的聚乳酸-聚羟基乙酸壳聚糖（polylactic-polyglycolic acid chitosan）神经导管能促进犬胫神经 25 mm 缺损修复。以多层海藻酸钠 /壳聚糖为基础的神经导管，可以控制神经生长因子的释放，至少在15 d，每日纳克数量级持续释放，产生生物活性 NGF[21]。

3 壳聚糖复合种子细胞

有研究应用雪旺细胞（Schwann cell，SC）和壳聚糖复合胶原导管构建组织工程化人工神经，修复大鼠坐骨神经 20 mm 缺损。郑培惠等[22]采用壳聚糖导管复合体外培养的SC 修复兔面神经 8 mm 缺损。郭宝凤等[23]将胶原蛋白海绵圆柱体插入壳聚糖导管作内支架，并注入神经干细胞悬液，构建成组织工程化人工神经，修复兔 10 mm 面神经缺损。廖文等[24]使用壳聚糖导管复合骨髓单个核细胞修复大鼠13 mm 坐骨神经缺损。徐昆等[25]应用清华大学生物系生物材料与组织工程实验室制备的壳聚糖导管，修复神经鞘瘤所致10 mm周围神经缺损。使用同样导管复合游离的神经片段（含有SC、基膜），桥接神经缺损，可促进神经轴突再生，效果优于单纯神经导管移植。

研究证实，含胶质细胞源性神经营养因子（glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF）基 因 修饰的雪旺细胞胶原蛋白-壳聚糖（collagen-chitosan）神经导管移植，能显著促进大鼠坐骨神经缺损的恢复，作者建立 8 mm 坐骨神经缺损大鼠模型，桥接手术12周后，胫骨前肌的湿重、电生理学和神经再生的形态检查显示，复合壳聚糖神经导管移植能促进坐骨神经缺损的恢复，达到自体神经移植相似的效果[26]。Hsu 等[27]设计了一个层粘连蛋白（laminin，LN）涂层的壳聚糖多壁神经导管，联合骨髓单个核细胞（bone marrow mononuclear cell，BM-MNC），修 复 SD 大 鼠 10 mm 坐 骨 神 经 缺 损 。Zheng 等[28]采 用 多 通 道 壳 聚 糖 导 管 联 合 BM-MNC，修 复 大 鼠8 mm 坐骨神经缺损。Ishikawa 等[29]桥接移植 BM-MNC 来源的SC 壳聚糖凝胶海绵导管，修复 8 mm大鼠神经断端间隙。

Hsueh 等[14]发现 壳 聚 糖涂 膜 可 诱导 人 类脂 肪 来 源干 细 胞（human adipose-derived stem cell，ASC）向神经 球 分化，应用内壁涂布壳聚糖的硅胶管复合植入ASC，可以修复10 mm缺损大鼠坐骨神经，促进神经再生。

4 壳聚糖导管复合药物

张卫国等[30]用壳 聚糖导管 复合 FK506（他克莫 司）缓释鞘管，桥接大鼠坐骨神经 3 mm 缺损。壳聚糖+I型胶原蛋白+ FK506制备复合组织工程神经导管，亦可修复长节段神经缺损。

5 壳聚糖复合其他材料

作为神经导管，壳聚糖导管物理性能尚有待提高，复合材料可能更有前景。壳聚糖导管的缺点包括：该材料无熔点，且溶解壳聚糖的乙酸溶液挥发困难，不易加工。应深入研究对壳聚糖进行化学改性，提高溶解度和寻找易挥发的溶解体系，使其既能达到所需的结构和性质，又能容易地被加工成特定的形状[31]。研究表明，聚乳酸（polylactic acid，PLA）加入壳聚糖，形成复合材料，有更好的强度和弹性。壳聚糖-聚乳酸神经导管，应用模具铸造/红外线脱水技术进行制作，得到的复合材料基导管，既具有良好的机械性能，又有良好的生物相容性，可引导通道修复10 mm 大鼠坐骨神经缺损[32]。

Gu 等[33]报告临床使用壳聚糖/聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）神经导管，修复30 mm长的正中神经缺损。患者55岁，男性，右前臂远端外伤。神经桥接修复36月后，拇指掌部分精细活动改善，如使用筷子。拇指、食指和中指静态两点辨别觉测定分别为14、9和9 mm。茚三酮试验显示，受伤的拇指、食指和中指的排汗功能部分恢复。结果令人振奋，但其他类似患者罕有文献报道。

在壳聚糖导管中加入聚乙醇酸纤维，能成功桥接Beagle犬坐骨神经 30 mm 缺损[34]。用壳聚糖复合胶原导管可以修复大鼠坐骨神经 15 mm 缺损。壳聚糖复合导管经透明质酸（hyaluronic acid，HA）修饰后，神经细胞与复合导管黏附增加，周围炎症反 应 轻，神 经胶 质 纤维 酸 性 蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）阳 性 细 胞 数 少[35]。 可 吸 收 性 外 源 性 骨 形 态 发 生 蛋 白（bone morphogenetic protein，BMP-2）与壳聚糖神 经导管复合，能有效地引导兔面神经再生。

可生物降解的聚乳酸/硫酸软骨素/壳聚糖/NGF 神经导管（PDLLA/Chondroitin sulfate/Chitosan，PDLLA/CS/CHS）具有良好的生物相容性和机械性能，降解产物无毒，可以修复大鼠坐骨神经 10 mm 的缺损[36]。生物可降解的壳聚糖-聚乳酸复合材料修复导管，具有更好的强度和弹性，有许多微孔，允许渗透性，可修复10 mm大鼠坐骨神经缺损。组织工程化神经移植使用壳聚糖/聚（乳酸-共-乙醇酸）（Poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA）复合自体 BM-MNC，桥接 50 mm 犬坐骨神经间隙。Simões等[37]证实，III型壳聚糖膜具有约 110 μmol（microm）毛孔，约 90%的孔隙率，该导管能桥接10 mm神经缺损。

新近出现的高仿真壳聚糖导管具有以下特点：结构高度仿真，内部结构模拟正常神经基底膜的轴向微管样结构，可很大程度发挥支架对再生神经的物理引导作用；材料表面具有大量可以被细胞识别的位点，利于细胞的粘附和伸展；通过无生物毒性的京尼平交联，可实现该神经支架的降解可控性[38]。

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（本文编辑：王晶）

R741；R741.05

ADOI10.16780/j.cnki.sjssgncj.2017.03.016

清华大学玉泉医院神经外科中心北京 100040

国家自然科学基金委/香港研究资助局联合资助课题（No.81161160570)；国家高技术研究发展计划（863 计划）课题；国家自然科学基金（No.81171143）

2016-08-02

敖强aoqiang@mail.tsinghua.edu.cn