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富血小板血漿對周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的研究現(xiàn)狀

2018-08-15 00:46劉顏芬張雪晶段曉琴劉泰源劉忠良
中國實驗診斷學(xué) 2018年1期
關(guān)鍵詞:軸突胞外基質(zhì)生長因子

劉顏芬,張雪晶,段曉琴,劉泰源,劉忠良*

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 康復(fù)醫(yī)學(xué)科,吉林 長春130041;2.大連醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)七年制)

周圍神經(jīng)損傷是臨床常見病,可以造成患者嚴重殘疾,影響到患者的生活質(zhì)量。目前神經(jīng)自體移植是周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的最佳方法,然而也有其受限之處,需要在不同的位置進行兩次手術(shù),除了供區(qū)神經(jīng)的功能喪失,也會產(chǎn)生更嚴重的并發(fā)癥[1,2]。周圍神經(jīng)損傷能否順利再生修復(fù)仍是臨床上的一大難題。Platelet-rich plasma(PRP)有較強的局部止血、防止瘢痕形成、促進創(chuàng)面修復(fù)愈合、促進血管形成等作用,其含有大量與創(chuàng)傷愈合相關(guān)的生長因子,可能會促進和誘導(dǎo)周圍神經(jīng)再生修復(fù)[3,4]。本文主要探討富血小板血漿對周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的潛在價值,進而為臨床診治提供引導(dǎo)作用。

1 PRP與周圍神經(jīng)損傷的關(guān)系

1.1周圍神經(jīng)損傷之后的自我修復(fù)機制

周圍神經(jīng)損傷之后,會發(fā)生分子瀑布式反應(yīng),涉及施旺細胞、巨噬細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞,主要由損傷軸突髓鞘崩解物質(zhì)、可溶解因子進行調(diào)控,而缺氧是主要的信號[5,6]。在神經(jīng)再生修復(fù)過程中,涉及四個重要的環(huán)節(jié):施旺細胞去分化、神經(jīng)營養(yǎng)因子分泌、損傷神經(jīng)周圍血管形成、再生軸突與靶器官重新建立聯(lián)系。若采用能夠激活或者促進施旺細胞發(fā)揮作用的制劑或措施,將會引發(fā)上述反應(yīng),進而有助于損傷神經(jīng)的修復(fù),恢復(fù)神經(jīng)功能。

1.2PRP的主要成分及主要作用

PRP是從患者自身新鮮血液中經(jīng)過離心提取的含高濃度血小板的血漿,容易獲得且比較廉價,免疫學(xué)副作用出現(xiàn)率也比較低[7]。PRP包含7種基本的蛋白生長因子,包括3種血小板源性生長因子同分異構(gòu)體(platelet-derived growth factor,PDGF αα,PDGF αβ,PDGFββ),2種主要的轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor,TGF-β1 ,TGF-β2 ),VEGF,上皮細胞生長因子,這些生長因子由血小板分泌,可以啟動血管形成,通過增加未分化細胞的趨化作用以及有絲分裂的性能促進組織再生[1,8,9]。越來越多的體內(nèi)、體外實驗研究表明,PRP中的生物活性分子在調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、激活施旺細胞以及血管形成過程中發(fā)揮著重要作用[5,6]。

2 PRP促進神經(jīng)再生的作用機制

2.1調(diào)控施旺細胞促進神經(jīng)再生

施旺細胞具有延伸和直接引導(dǎo)作用,對軸突的遷移和再生發(fā)揮著重要的作用。Rosner[10]等人將施旺細胞懸浮在含有不同濃度的重組人TGF-β1膠原蛋白半球中,在特定的時間段,觀察膠原蛋白半球表面是否有施旺細胞延伸的痕跡,研究結(jié)果表明TGF-β1能夠上調(diào)β1結(jié)合素的表達量,并且在較短的時間內(nèi)顯著誘導(dǎo)施旺細胞延伸。而β1結(jié)合素對于施旺細胞識別細胞外基質(zhì)的變化、施旺細胞的活動性及延伸性的發(fā)揮具有重要的作用。如果要在三維細胞外基質(zhì)中充分發(fā)揮施旺細胞的優(yōu)勢,引導(dǎo)軸突再生,施旺細胞的延伸時間必須縮短,而PRP中一種重要的生長因子即為TGF-β,可以調(diào)控施旺細胞,監(jiān)測細胞外微環(huán)境的變化,進而引發(fā)上述周圍神經(jīng)損傷后發(fā)生的級聯(lián)反應(yīng)。

PRP中的PDGF是施旺細胞的促分裂原,是神經(jīng)元存活所需要的營養(yǎng)因子,通過調(diào)節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)因子的釋放、細胞的遷移,促進血管形成,促進軸突再生。Oya[11]等人發(fā)現(xiàn)在周圍神經(jīng)受到擠壓傷或者切割傷后,在損傷近端和遠端均會誘導(dǎo)PDGF-β鏈mRNA轉(zhuǎn)錄,而且短時間內(nèi)PDGF-β的濃度在損傷神經(jīng)處升高。神經(jīng)損傷不久PDGF-β就會廣泛分布在大量的腫脹施旺細胞胞質(zhì)內(nèi),在神經(jīng)損傷7天之后,PDGF-β在施旺細胞胞質(zhì)中的數(shù)量隨著損傷神經(jīng)遠端再生軸突數(shù)量的增加而減少。而且研究發(fā)現(xiàn)胞質(zhì)中PDGF-β含量少的施旺細胞與再生軸突可以建立聯(lián)系。表明施旺細胞與軸突之間的聯(lián)系可以調(diào)控腫脹施旺細胞中PDGF-β表達量。PDGF-β分布在再生軸突周圍,Oudega[12]等人在脊髓損傷的實驗中研究發(fā)現(xiàn)施旺細胞與PDGF-β相結(jié)合可以增加脊髓損傷者有髓神經(jīng)纖維的數(shù)量,證實PDGF-β對維持和建立施旺細胞與軸突之間的聯(lián)系是重要的。

2.2克服炎性微環(huán)境,發(fā)揮抗細胞凋亡和神經(jīng)保護的作用

宿主對移植神經(jīng)的炎性反應(yīng)對神經(jīng)的再生過程有重大影響。炎性反應(yīng)會導(dǎo)致神經(jīng)細胞凋亡,進而減弱神經(jīng)再生的能力。TGF-β通過維持線粒體膜功能、維持Ca2+穩(wěn)態(tài)平衡、增加抗細胞凋亡蛋白B細胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma 2,Bcl-2)和Bcl-xl的表達、抑制半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(cysteine-aspartic proteases-3,caspase-3)活化,并誘導(dǎo)纖溶酶原激活物抑制劑-1保護神經(jīng)細胞[13]。Anitua[14]研究結(jié)果顯示,將帕金森病大鼠模型的大腦神經(jīng)元進行體外培養(yǎng),加入β-am-yloid會發(fā)生嚴重的神經(jīng)毒性反應(yīng),而聯(lián)合應(yīng)用PRP后,神經(jīng)毒性反應(yīng)程度顯著降低,存活的細胞數(shù)量也較對照組高。Hailang Luo[15]等人研究了異種脫細胞神經(jīng)移植-脂肪間充質(zhì)干細胞(xenogeneic acellular nerve matrix—adipose-derived mesenchymal stem cells,XANM-ADSC )組和 XANM-ADSC-TGFβ1 組宿主對神經(jīng)移植物的免疫反應(yīng),術(shù)后14天,HE染色顯示XANM-ADSC組炎性細胞的浸潤程度更強烈。Mayssam Moussa[16]等人進行了PRP是否改變凋亡相關(guān)基因表達的研究,通過實時聚合酶鏈反應(yīng),檢測caspase-3、Bcl-2的表達量,發(fā)現(xiàn)PRP 顯著降低了bcl-2相關(guān)死亡啟動子 mRNA(Bcl-2—associated death promoter,BAD mRNA)、caspase-3的表達,而Bcl-2的mRNA水平增加。Ying Zhang[17]等人通過導(dǎo)絲將小鼠大腦中動脈閉塞,再灌注之前,將PRP注入到阻塞血管內(nèi),通過ELASA染色,發(fā)現(xiàn)PRP組生長因子分泌數(shù)量顯著比其他組多,腦缺血區(qū)氧分壓也比其他組高,腦梗死面積也相應(yīng)比其他組減小。Rao 和Pearse[18]研究發(fā)現(xiàn),PRP中的生長因子單獨或者聯(lián)合對間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)元、施旺細胞、神經(jīng)干細胞起到了抗凋亡和神經(jīng)保護作用。以上表明,PRP中生長因子可以克服損傷神經(jīng)周圍炎性微環(huán)境,為損傷神經(jīng)提供適宜的細胞外基質(zhì),發(fā)揮抗凋亡和神經(jīng)保護的作用,促進神經(jīng)再生。

2.3促進血管形成

Cattin 等證實血管會作為基礎(chǔ)物或者信號,對軸突生長以及施旺細胞遷移起著引導(dǎo)作用,因為巨噬細胞可以感受神經(jīng)連接處的低氧環(huán)境并且可以通過VEGF的分泌途徑驅(qū)使血管形成。將PRP與VEGF的抗體聯(lián)合應(yīng)用至受損神經(jīng)處,PRP促進神經(jīng)再生的作用減弱,說明VEGF是PRP分泌的促進神經(jīng)再生的因子之一[5,6]。另外PRP激活后,PRP可以轉(zhuǎn)變成三維纖維蛋白基質(zhì),纖維蛋白可以刺激血管形成,促進施旺細胞粘附以及在纖維蛋白凝膠導(dǎo)管中分散,進而形成Bungner帶,促進軸突再生,也可以為再生軸突提供天然的細胞外基質(zhì),進一步促進周圍神經(jīng)損傷的修復(fù)[19]。Hobson[20]的研究表明,移植神經(jīng)術(shù)后,含有VEGF的層粘連蛋白凝膠硅室比單純的凝膠硅室能顯著增加血管數(shù)量,施旺細胞的數(shù)量和軸突再生率也顯著高于對照組。

2.4促進軸突再生

Sulaiman 和 Gordon[21]發(fā)現(xiàn)PRP中重要的生長因子TGFβ可以減弱施旺細胞的去神經(jīng)支配的副作用,并且可以激活施旺細胞進而促進軸突再生。Zheng C[22]將PRP做為脫細胞異體神經(jīng)移植物的填充物,與自體神經(jīng)移植組相比,結(jié)果顯示大鼠施旺細胞的增殖、遷移、神經(jīng)營養(yǎng)功能與PRP呈劑量相關(guān)性,軸突的直徑、厚度、有髓鞘的軸突數(shù)量以及電生理學(xué)參數(shù)大大改善。Hakan Teymur[7]等人將移植神經(jīng)的外膜部分剝除,導(dǎo)致嚴重的退化,比如構(gòu)象惡化、有髓神經(jīng)纖維分離、軸突退化,但應(yīng)用PRP組神經(jīng)纖維化的程度要低,可以推測PRP可以減少移植神經(jīng)神經(jīng)瘢痕的形成。

綜上所述,在周圍神經(jīng)損傷處應(yīng)用PRP,可以促進施旺細胞的遷移引導(dǎo)軸突再生,促進施旺細胞與軸突建立聯(lián)系,克服損傷神經(jīng)處的炎性微環(huán)境,為周圍神經(jīng)再生修復(fù)提供適宜的三維細胞外基質(zhì),發(fā)揮抗細胞凋亡和神經(jīng)保護的作用,并且可以促進血管形成,為再生軸突提供所需的營養(yǎng)和氧氣,進一步促進軸突再生。

3 PRP的臨床效果評價

3.1減輕肌肉萎縮程度

PRP的一個重要作用是通過加速軸突自然的生長過程,使新生軸突萌芽并與靶肌肉重新建立聯(lián)系的時間縮短,從而減弱靶肌肉萎縮程度。許多動物研究表明將PRP作為充填物、纖維膜或者將兩者結(jié)合,會引導(dǎo)早期軸突再生、促進功能恢復(fù)。Canbin Zheng[23]等人在神經(jīng)移植術(shù)后12周,應(yīng)用PRP的非細胞異體神經(jīng)移植組(Acellular nerve allografts loaded with PRP,ANA+PRP)肌張力百分比顯著比ANA組和應(yīng)用缺乏血小板血漿非細胞異體神經(jīng)移植組(ANA with Platelet poor plasma,ANA+PPP)高。將目標肌肉凍結(jié),應(yīng)用AChE染色縱向觀察運動終板單位,發(fā)現(xiàn)ANA+PRP組肌肉萎縮程度低。在ANA組,運動終板幾乎沒有呈現(xiàn),肌肉嚴重萎縮,肌肉重量ANA+PRP組比另外兩組重量均高。

3.2功能評估

神經(jīng)電生理學(xué)評估常用于評估周圍神經(jīng)的再生,Hakan Teymur[7]等人發(fā)現(xiàn)應(yīng)用自體神經(jīng)移植聯(lián)合應(yīng)用PRP組復(fù)合肌肉動作電位(compound muscle action potentials,CMAP)峰值顯著比自體神經(jīng)移植組高。Canbin Zheng[23]等人利用實驗側(cè)CMAP與對照側(cè)CMAP 的百分比以及實驗側(cè)運動神經(jīng)傳導(dǎo)速度(Motor nerve conduction velocity,MCV)進行評估。在ANA+PRP組CMAP百分比、MCV顯著比ANA組、ANA+PPP組高。Atefeh[24]等人研究發(fā)現(xiàn),在小鼠離斷神經(jīng)的近端和遠端插入硅膠導(dǎo)管,導(dǎo)管中注入PDGF-β組,術(shù)后一周Basso,Beattie,and Bresnahan (BBB)移動量表得分比對照組高,顯示出較好的運動恢復(fù)功能,并且實驗側(cè)小鼠腓腸肌的重量比對側(cè)減輕的顯著比對照組要少。Canbin Zheng[14]等人通過坐骨神經(jīng)功能指數(shù)(Sciatic Function Index,SFI)指標評估坐骨神經(jīng)損傷后大鼠運動功能恢復(fù)情況。術(shù)后4周,SFI在4組均顯著降低至最低水平并且4組無明顯差別。術(shù)后6周,SFI顯著增加,預(yù)示著一部分再生軸突已經(jīng)通過移植神經(jīng)進入到靶向組織。術(shù)后10周,ANA+PRP組SFI 顯著比ANA、ANA+PPP組高。

綜上所述,PRP可以調(diào)節(jié)施旺細胞的表型,因富含多種嗜神經(jīng)性的以及神經(jīng)營養(yǎng)性的因子,可以為細胞定殖提供機械支持,引導(dǎo)軸突再生,而不會發(fā)生抗原及毒性反應(yīng)。與重組生長因子相比,PRP容易獲得、供應(yīng)快、經(jīng)濟,對于神經(jīng)再生和修復(fù)有積極的作用。

4 展望

周圍神經(jīng)損傷的各種修復(fù)方法的最終目標是恢復(fù)周圍神經(jīng)支配器官的功能,同時使損傷和治療的副作用最小化。PRP是通用的、安全的生物制品,可以應(yīng)用在臨床上。作為輔助治療工具通過同時釋放神經(jīng)營養(yǎng)因子和嗜神經(jīng)因子,增強內(nèi)在的原有的神經(jīng)修復(fù)過程,克服創(chuàng)傷后、神經(jīng)病態(tài)的抑制性微環(huán)境,進而恢復(fù)神經(jīng)所支配區(qū)域的運動、感覺功能。在現(xiàn)有周圍神經(jīng)損傷治療效果有限的情況下,PRP有望成為一種新的治療手段,為未來周圍神經(jīng)損傷修復(fù)研究提供新方向。在動物實驗中,因為神經(jīng)位置、神經(jīng)損傷模型、動物模型、PRP的劑量和濃度、處理神經(jīng)的方式比如直接縫合或者應(yīng)用導(dǎo)管、評估措施等方面的不同,無法進行META分析。并且目前在臨床上應(yīng)用PRP的報道尚少,需要進一步研究證實PRP在臨床中的應(yīng)用,而不僅僅局限在動物實驗中,并且對于PRP促進周圍神經(jīng)損傷修復(fù)的具體濃度以及如何使PRP的作用達到最優(yōu)化,需要進一步探討,以發(fā)揮PRP在臨床上的作用,提高患者的生活質(zhì)量。

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