同种异体周围神经去抗原方法的研究进展
【摘要】 神经原位的预变性、单纯深低温冷冻处理、冷冻干燥法处理、冷冻和放射方法处理、冻融处理方法处理及化学去细胞萃取方法等方法是周围神经移植物去抗原方法的主要的研究方法。神经原位的预变性的方法属于神经的变性,不太适用于临床,且效果差。单纯深低温冷冻处理、冷冻干燥法处理、冷冻和放射方法处理、冻融处理方法处理等方法技术较成熟、方法简单,但在实验及临床中都存在着不能彻底有效清除抗原问题,使其效果不稳定。化学去细胞萃取方法处理同种异体神经可以有效地清除神经干内主要携带组织相容性抗原复合物的细胞及髓鞘,从而极大地降低其免疫原性而不出现排斥反应。这种方法属于技术先进的去除同种异体神经抗原性的方法。在目前临床上得到了较广泛的采纳及应用。
【关键词】 周围神经;神经移植;免疫
Abstract: There are many methods for the treatment of removal of antigen in peripheral allogenic nerve,such as predegeneration of the neuron,deep?frozen nerve grafts,freezing?drying nerve grafts,frozen?irradiated nerve grafts,freezing?thawing nerve grafts.Predegeneration of the neuron is natural and not suitable for clinical application,and its effect is poor.The technology of deep?frozen nerve grafts,freezing?drying nerve grafts,frozen?irradiated nerve grafts,freezing?thawing nerve grafts,are more mature and simpler to apply.However,their effects are also unstable.Chemically extracted acellular allograft nerve to treat defect of peripheral nerve is an effective procedure,which can effectively decrease the immunogenicity.Compared with other methods,there is no obvious immune rejection of chemically extracted acellular allograft nerve when compared with fresh autograft nerve.It is extensively applied in clinic.
Key words:peripheral nerve;nerve graft;immunity
创伤引起周围神经严重损伤时,临床上大多利用自体神经移植修复周围神经缺损。但自体可供移植的神经来源有限,移植神经多为细小的皮神经,而且移植不可避免的会造成供区的感觉障碍,使其应用受到限制。尤其是长节段或多处神经损伤及神经丛的损伤,往往因没有充足的自体神经来源而使陷于困境。
同种异体神经移植会引起宿主不利的免疫反应。许多结构都曾经被考虑是同种异体的周围神经移植物的抗原成分。现已证实细胞因素是同种异体周围神经移植物中重要的抗原成分,其次是髓鞘,而胶原和细胞外的基质包括SCBL的抗原性非常低,所引起的免疫排斥反应可以忽略不计。 当同种异体神经移植引起宿主不利的免疫反应的结论被证实后,研究者开始把注意力集中在利用对移植物进行预处理、把移植物进行包裹、对宿主进行免疫抑制等方法来减轻免疫排斥反应,以试图减少对同种异体神经移植物免疫反应。
1 神经原位的预变性
预变性过程指原位切断供体的神经,在进行同种异体神经移植前先使供体神经在一段时间内发生华勒变性,随后许旺细胞增生并清除崩解的髓鞘碎片。Cajal[1]发现发生Wallerian’s变性的自体和异体神经有着“亲神经”的特性,提出该方法能够加快神经再生,但后来通过自体神经移植的实验证明以上结论不正确。通常,预变性的神经会产生炎性反应并导致神经不能很好的再生。另外,经过1、3、6、10周预变性的同种异体神经的免疫原性与新鲜的同种异体神经基本相同,经过12周预变性的同种异体神经所受的排斥反应同新鲜的同种异体神经相同[2]。借助非同系繁殖的羊的模型,把1.5cm长经过3周预变性的同种异体神经埋于皮下,证实其淋巴细胞浸润的情况与新鲜的同种异体神经没有差异[3]。
2 单纯深低温冷冻处理
把同种异体神经在-192°C进行冷冻能够破坏神经的细胞成分,防止淋巴细胞浸润。但是细胞仍然具有生存能力而后神经还是容易受到排斥。有研究[4]报道单纯深冷冻处理的神经优于新鲜的同种异体神经。在Singh等[5]进行的一系列实验中,采用犬的动物实验模型,使用经过深低温冷冻处理(-70°C)的同种异体神经进行移植,发现虽然组织相容性匹配,但是冷冻并不是使移植神经存活和产生功能的决定性因素。Mackinnon等[6]证实经过冷冻处理的同种异体神经抗原性和对照的新鲜神经相比没有差别。
3 冷冻干燥法处理神经
冷冻干燥法可以破坏神经移植物中的细胞,方法是通常先将神经置于-70°C的低温下冷冻,然后在真空中进行干燥处理。经冷冻干燥法处理的同种异体神经免疫原性有所降低,但是神经再生效果很差,原因是移植神经中化学成分也改变了。在非同系繁殖的大鼠实验中,这种方法也只能使少一部分神经移植效果较好。在兔的实验中,出现了神经纤维的再生,但是再生速度比较慢,再生效果也不如自体神经移植[7]。
4 冷冻和放射方法
利用放射方法处理神经的相关性研究还是比较少的。Mackinnon等[8]证实只有利用较大放射量处理的同种异体神经的抗原性才降低到自体神经水平,但是处理过的神经再生效果还是比较差。虽然通过此法处理的同种异体神经就其能力范围内尽可能的降低了宿主的免疫排斥反应,比新鲜的同种异体神经要低,但是经过放射处理的同种异体神经比起自体神经移植更容易使移植部位发生纤维化和产生瘢痕。研究者通过组织学研究指出从产生效果到有伤害作用的放射量范围是(2~5)×106伦琴当量。但是Marmor等[9]通过实验分析并没有得出新鲜的和经过放射处理的同种异体神经抗原性存在较大差别的结论。后来证实需要采用高放射量的照射才能降低同种异体神经的抗原性。在很多建立了良好对照的实验中,经过冷冻加放射处理的同种异体神经效果要比新鲜的同种异体神经要好,但还是不如自体神经好。
5 冻融处理方法
冻融处理神经的方法是对神经进行反复的低温冷冻(-70°C)和复融以完全清除细胞成分,但保留完整的许旺细胞基底板层作为神经支架。研究者通过实验发现长40mm采用冻融处理的去细胞神经轴突再生仅能从移植处近端向远端生长20mm。Sketelj等[10]发现神经远端在经过原位神经冻融处理后依然保持完整,受损的神经轴突再生很迅速,通过了15cm的神经移植物,但是再生速度还是较自体神经移植的对照组慢。Gulati等[11]进行了关于神经和支配的肌肉的定性研究,并利用神经支配的肌肉的重量进行神经再生的评估,来对比新鲜的同种异体神经和经过冻融处理的神经再生效果,结果新鲜的同种异体神经受到免疫排斥,经过冻融处理的去细胞神经通过定量和定性的分析再生效果优于新鲜的同种异体神经。实验证实3cm的经冻融处理的同种异体神经相比自体神经移植早期轴突再生较慢(2~4周),但到后期(16周)再生效果与自体神经移植相同。总之,经冻融处理的去细胞同种异体神经,特别是长度<4cm的神经有着肯定的神经再生效果,长度>4cm的神经相比自体神经移植的效果则需要在进行实验以证明其有效性。
6 化学去细胞萃取方法
随着对周围神经的深入研究和神经生物学的快速,Sondel等[12]在1998年建立一种方法,也是目前最新的,应用较广泛的周围神经去抗原处理方法。这种方法能够清除周围神经中的抗原成分。Sondell等通过实验证实了利用Triton X?100清洁剂和脱氧胆酸纳能够去除周围神经的细胞成分而保留许旺细胞基底板层结构。也就是清除了神经中的细胞及髓鞘成分从而基本消除抗原性,同时由于保留了神经的基管膜及板层结构而成为神经纤维再生的良好支架。Sondell利用这种预处理的方法同种异体神经移植来修复大鼠的坐骨神经缺损,并获得良好的功能学恢复效果。国内也有学者通过有关犬[13,14]的去细胞同种异体神经移植的功能学及组织学实验研究获得成功,与自体神经移植相比无显著差异。在上述实验中该方法可有效萃取得到粗大及长段的去细胞神经,组织学观察表明所萃取的去细胞神经完全符合要求。实验中制备犬坐骨神经5.0cm缺损分别以去细胞神经和自体神经移植修复。术后通过一般情况观察、步态分析、神经电生理观察及神经再生组织学观察表明:术后6个月感觉和运动功能恢复及神经再生两组动物间无显著差异;化学去细胞神经作为同种异体神经移植物,在修复犬的粗大和长段神经缺损时不会被宿主排斥和吸收;它具有促进宿主许旺细胞向移植段内迁移和增殖,促进和引导轴突再生的作用。在近期的有关免疫学研究实验中有关去细胞神经免疫原性得到有效清除再次得到的证实[15]。
以上是周围神经移植物去抗原方法的研究进展,本文按时间和技术发展的先后进行顺序进行了阐述。神经原位的预变性的方法属于神经的变性,不太适用于临床,且效果差。单纯深低温冷冻处理、冷冻干燥法处理、冷冻和放射方法处理、冻融处理方法处理等方法技术较成熟、方法简单,但在实验及临床中都存在着不能彻底有效清除神经干内主要携带组织相容性抗原复合物的细胞的问题,使其效果不稳定。化学去细胞萃取方法处理同种异体神经可以有效地清除神经干内主要携带组织相容性抗原复合物的细胞及髓鞘,从而极大地降低其免疫原性而不出现排斥反应。应用该方法进行化学萃取处理,可清除神经中的细胞及髓鞘成分从而基本消除抗原性,同时由于保留了神经的基管膜及板层结构而成为神经纤维再生的良好支架。这就为周围神经损伤后修复提供了更大的选择。这种方法属于技术先进的去除同种异体神经抗原性的方法。在目前临床上得到了较广泛的采纳及应用。
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[1]Cajal SRY.Cajal's degeneration and regeneration of the nervous system[M].Oxford University Press:New York,1991.
[2]Tajima K,Tohyama K,Ide C,et al.Regeneration through nerve allografts in the cynomolgous monkey[J].J Bone Joint Surg,1991,73(2):172-185.
[3]Pollard JD,Mcleod JG,Gye RS.Regeneration through peripheral nerve allografts: an electrophysiological and histological study following the use of temporary immunosuppression[J].Arch Neurol,1973,28(1):31-37.
[4]Chaikovskii IB,Surnadzhi IN.Ultrastructure of a sciatic nerve allograft preserved at an ultralow temperature[J].Arkhiv Anatom Gistolog Embriolog,1988,95(9):17-21.
[5]Singh R,Lange SAD.Experience with homologous lyophilized nerve grafts in the treatment of peripheral nerve injuries[J].Acta Neurochir,1975,32(1-2):125-130.
[6]Mackinnon SE,Hudson AR,Falk RE,et al.Peripheral nerve allograft:an immunological assessment of pretreatment methods[J].Neurosurgery,1984,14(2):167-171.
[7]Taniguchi M.An experimental study on regeneration of the inferior alveolar nerve after lyophilized nerve homografting in the rabbit[J].Shikwa Gakuho,1990,90(8):1057-1076.
[8]Mackinnon SE,Hudson AR,Falk RE,et al.Peripheral nerve allograft: an assessment of regeneration across pretreated nerve allografts[J].Neurosurgery,1984,15(7):690-693.
[9]Marmor L,Liebes D.Preliminary studies on the antigenicity of irradiated and nonirradiated peripheral nerve[J].Clin Orthop Relat Res,1969,65(7):235-238.
[10]Sketelj J,Bresianac M,Popovic M.Rapid growth of regenerating axons across the segments of sciatic nerve devoid of schwann cells[J].J Neurosci Res,1989,24(2):153-162.
[11]Gulati AK,Cole GP.Nerve graft immunogenecity as a factor determining axonal regeneration in the rat[J].J Neurosurg,1990,72(1):114-122.
[12]Sondell M,Lundborg G,Kanje M.Regeneration of the rat sciatic nerve into allografts acellular through chemical extraction[J].Brain Res,1998,795(1-2):44-54.
[13]衷鸿宾,卢世璧,侯树勋,等.犬化学去细胞神经同种异体移植的神经再生研究[J].中华手外科杂志,2002,18(3):131-133.
[14]衷鸿宾,卢世璧,侯树勋,等.去细胞神经同种异体移植的运动功能恢复[J].中华创伤杂志,2002,18(9):533-535.
[15]李威,衷鸿宾,林星石,等.去细胞异体神经移植后T细胞亚群及细胞内细胞因子的实验研究[J].中华创伤骨科杂志,2008,5(5):48-52.