专题分享应用神经组织工程治疗脊髓和周

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来源：本文刊登于《中国医疗器械信息》杂志年10月（上半月刊）5-11页

作者：尚俊奎1段红梅1杨朝阳1李晓光1王春仁2

单位：1首都医科大学（北京）

2中国食品药品检定研究院（北京）

　　　　　　　　　　

内容提要：中枢神经系统损伤后其自发的再生能力有限，而周围神经系统和其不同，具有一定的再生能力，但其再生能力缓慢且有限，并不能满足机体需要。因此，需要新的治疗策略来促进组织修复，恢复运动功能。组织再生策略，尤其是应用生物材料持续向损伤区输送生物活性分子，已经在动物实验中取得了显著的成果，并且组织工程策略具有很大的临床应用前景。因此，本综述主要阐述应用神经组织工程方法治疗中枢神经系统和周围神经系统损伤的新策略。

关键词：组织工程生物材料脊髓周围神经神经营养因子

　　　　　　　　　　0.背景

中枢神经系统损伤后其再生能力不如周围神经系统，一方面是因为中枢神经系统内在的再生能力有限，更重要的是损伤后两者的损伤环境不同，从而造成损伤后的再生能力不同。中枢神经损伤后胶质细胞活化，形成胶质瘢痕，并分泌多种细胞因子抑制其再生[1]。而周围神经损伤后，施万细胞（Schwanncells，SCs）活化，吞噬崩解的髓鞘碎片，分泌支持轴突生长的因子，从而促进轴突再生[2]。神经组织工程学是一个跨学科的新领域，应用神经科学和工程学相结合的原理来恢复、维持或改善神经组织的功能。材料科学的发展促进了神经组织工程的发展，给治疗中枢神经系统和周围神经系统损伤带来了新的希望。

　　　　　　1.脊髓损伤和周围神经损伤后的病理改变

1.1脊髓损伤引起的病理改变

脊髓损伤后会发生一系列的病理改变，主要包括神经元坏死、轴突变性、髓鞘崩解、胶质瘢痕形成、血管系统破坏、炎性细胞浸润等[3]。这些病理改变营造了一种非常恶劣的环境，不利于轴突再生和内源性神经发生[4]。脊髓损伤后，轴突被离断，从而导致损伤近侧端的轴突水肿、变性、与髓鞘分离而出现逆行性溃变，而损伤远侧端的轴突会出现瓦勒变性。脊髓损伤后引起少突胶质细胞的快速丢失，从而导致髓鞘丢失。脱髓鞘后，一方面裸漏的轴突不能有效传递动作电位，另一方面引起轴突上的离子通道重排，从而严重损害轴突的传导功能[5]。脊髓损伤后，胶质瘢痕的形成曾被认为是阻碍轴突再生的物理性屏障和化学性屏障[6]。胶质瘢痕主要有星形胶质细胞和结缔组织组成。活化的星形胶质细胞增殖的星形胶质细胞主要位于胶质瘢痕的周围，而室管膜细胞分化形成的星形胶质细胞主要位于胶质瘢痕的中心[7]。血管内皮的室周细胞也被活化，也参与胶质瘢痕的形成[8]。

1.2周围神经损伤引起的病理改变

周围神经损伤后，损伤近侧端的神经纤维发生逆行性变性，轴浆流出，断端回缩，周围郎飞结崩解。损伤远侧端由于缺乏胞体提供足够的营养及代谢支持而发生瓦勒变性，同时施万细胞增生，肥大细胞和巨噬细胞浸润损伤部位[2,9,10]。周围神经损伤后能在一定程度上可以实现自我修复，施万细胞反应性增殖和巨噬细胞共同吞噬清除崩解的神经纤维碎片，并且施万细胞能够形成细胞索，损伤端轴突枝芽生长，穿过损伤区后延伸入细胞索，在细胞索内轴突枝芽不断向靶细胞生长，最终与靶细胞形成突触联系[11,12]。同时，施万细胞还能够分泌多种有利于神经轴突再生的神经营养因子，创造有利于自我修复的微环境[13]。但这种再生能力是远远不能满足机体需要的。

　　　　　　2.治疗脊髓损伤的目标

2.1轴突再生

目前，治疗脊髓损伤的其中一个主要目标是促进损伤的轴突再生，使损伤的两端重新建立功能联系，即神经网络的重建。中枢神经系统的轴突损伤后，其自发再生的能力有限。既往认为胶质瘢痕是抑制轴突再生的主要原因。而最近的一项研究指出，中枢神经系统损伤后，胶质瘢痕的形成具有帮助轴突再生的作用，能为轴突再生穿越损伤区，提供支持、桥接作用[14]。

2.2内源性神经发生

神经干细胞（neuralstemcells，NSCs）是来源于神经系统，具有自我更新能力和多向分化的潜能[15]。NSCs存在于成年中枢神经系统的多个区域，脑内的海马齿状回颗粒细胞下层（subgranularzone，SGZ）、侧脑室脑室下区（subventriclezone，SVZ）和脊髓的中央管室管膜区（centralcanal，CC）[16]。中枢神经系统损伤常常导致神经元丢失。尽管在某种程度上可能会自发出现新的内源性神经发生[17]，但损伤后的炎性环境不利于形成足够的神经发生。相反，这促进了胶质瘢痕的形成。研究人员探究了多种促进神经发生的有效方法，然而，所有这些研究只