外源性神经损伤的表皮神经重建

外源性神经损伤的表皮神经重建

近年来，已有很多关于角膜的手术。所有手术都会损害脑膜神经。由于切口部位、范围、深浅和手术方法不同,其损伤程度也有差异。神经损伤后角膜感觉下降或消失,影响创口愈合和手术质量。因此,有必要对角膜手术后神经的损伤和修复,以及损伤过程和影响因素进行了解,扬长避短,提高手术治疗效果。一、各种肌腱移植对脑膜神经的损伤(一)手术后6个月视网膜意识恢复表面角膜镜片术(epikeratophakia,EKP)、放射状角膜切开术(radialkeratotomy,RK)都属于非穿透性角膜手术。虽然这类手术安全而有效,但对角膜也会产生或多或少的损伤,使角膜感觉神经受损,术后初期角膜知觉下降,引起角膜代谢活性下降。以后随着时间的推移,角膜感觉逐渐恢复,大多数病例手术后6个月角膜知觉可以基本恢复。史伟云等利用共焦显微镜对人圆锥角膜的表面角膜镜片术(EKP)不同时期进行活体观察,了解低温冷冻脱水角膜材料移植组织细胞和神经重建的动态过程,结果发现,术后6个月可见上皮下散在神经丛,术后2年神经丛才接近正常形态。术后6个月在受体有基质神经干伸入镜片基质内,术后2年神经数量增多,但在术后5年仍未达到正常基质神经的密度。应用脱水组织镜片行EKP后虽然各层细胞和组织重建的时间不同,但不影响植片的透明度。神经恢复受众多因素的影响,包括1.手术疤痕的屏障作用:手术操作的粗细,术后炎症反应的轻重等都影响术后疤痕的形成,疤痕越重神经再生攀越屏障越慢。2.微环境的影响:神经再生需要足够的营养和氧,需要各种细胞因子和正常的细胞外基质。因此,在EKP翼边的神经再生较快。3.切口的深浅:切口越深,损伤神经越多。EKP较浅,其角膜知觉恢复的时间为2~21个月,但也有时间更长的报告。(二)神经再生特征t角膜穿通手术对角膜神经的损伤最大。角膜缘穿透性切开后,角膜神经干被切断,接近角膜切开弧部位的角膜失去神经支配,感觉变得迟钝或消失。临床和动物实验都发现相应部位的感觉恢复缓慢。动物实验发现,兔角膜缘被穿透性切开1~3个月,基质神经才能穿过疤痕组织进入角膜相应部位,但上皮下神经丛和上皮间神经终端在30个月后仍是缺失或稀少。采用氯化金角膜神经组织染色法和辣根过氧化物酶逆轴浆运输法标记发现,180°角膜缘穿透性切开术后1个月,可见角膜缘细小神经分支芽生,术后2个月,有1~2支神经再生进入角膜基质,术后6个月有少数基质神经再生,走行异常,上皮下神经丛结构紊乱,密度低,角膜感觉未恢复正常,自体穿透性角膜移植(penetratingkeratoplasty,PKP)和同种异体PKP术后神经的再生差异无显著性,PKP术后6个月,三叉神经节中标记的神经元的数量仍未达到正常的水平,角膜神经再生也不能恢复正常的神经密度和功能。自体旋转角膜移植术后28个月,植片内仍无角膜基质神经再生,只有细小不规则上皮下神经再生。人PKP术后29年,上皮下神经可再生,但基质神经再生极少。以上结果提示,180°角膜缘穿透性切开和PKP都是涉及角膜穿透性切开,术后角膜感觉都难以恢复至正常,两者的区别在于前者有基质神经再生,甚至以基质神经为主;后者极少,甚至无基质神经再生。造成这种差异的原因可能在于Schwann细胞被膜和神经内管整齐对合排列是否破坏、微环境神经肽和其他细胞因子状况、疤痕存在与否以及其程度大小等的影响。有报道指出,采用深低温保存和新鲜角膜行PKP,两种方法保存的角膜材料术后神经再生形态相似,均以显著的上皮下神经再生为特征,其走形迂曲,粗细不均,上皮内神经末梢再生甚少,偶见实质层粗大神经。因此,深低温保存角膜材料对术后角膜神经再生形态无影响。(三)激光障碍手术1.prk术后造成视网膜急性毒性的发展过程准分子激光屈光性角膜切削(photorefractivekeratectomy,PRK)对近视尤其是低中度近视治疗是安全有效的,193nm准分子激光可以十分精确地切除角膜组织而对邻近组织的损伤极小,193nm远紫外线可引起组织的光化学反应,打断分子间的连接键,使表层角膜组织崩解气化,从而改变角膜表明弯曲度以矫正屈光不正。激光对角膜组织产生机械性、热性以及光化学性损伤,从而使角膜正常生理结构发生一定程度的改变。正常角膜组织中,神经网状结构多分布在位于上皮下的浅基质层内,多数PRK角膜切削深度为10~100μm,切除中央区前弹力膜和浅层角膜基质组织,所以切削区上皮下神经丛被部分或全部切除,PRK术后角膜感觉会减退,并持续3~4个月。实验发现,正常兔角膜可见12~16支基质神经束支,在深基质内呈放射状分支行向角膜中央,并向角膜浅基质分支走行,相互连接成网,形成上皮下神经丛,上皮下神经丛发出细小神经纤维伸人上皮细胞基层内。应用氯化金神经染色法证实,PRK可以造成角膜神经的直接损伤,激光角膜切削术在切除表层角膜基质的同时,也切除了相应部位的神经纤维,术后4小时角膜神经染色标本可见切削区内上皮下神经丛完全消失,但深基质层内较大的神经干未受影响,切削区外的神经正常,上皮下神经丛损伤的边界清楚,神经纤维被截断。神经的再生在术后早期就已发生,术后1周即可见细小神经再生,新生神经纤维既来源于周边未损伤的上皮下神经丛又来自切削区深层基质内未受损的神经干,即基质内和上皮下神经纤维同时再生,新生纤维较细,排列紊乱,密度逐渐增高,可明显高于正常对照组,术后3~4个月达高峰,以后新生神经纤维逐渐改建,密度下降,排列走行趋于规则,术后6个月,形态和密度基本恢复正常,但中心区神经尚未完全修复,与正常对照组比较,切削区中心上皮下神经丛仍较疏松,还需要更长的一个修复时间过程。PRK可直接造成切削区内的神经损伤,导致角膜感觉减退。切削深度直接影响神经损伤程度,高度切削损伤深部基质神经干。轻度和中度近视组PRK术后上皮层和上皮下层神经再生较早,但高度近视组PRK术后基质神经再生较慢,且再生的基质神经形态不规则,超微结构异常,基质神经再生过程亦较长。术后角膜感觉减退可持续相当长的时间,与再生神经的结构异常有关。由于对高度近视组所进行的切削损伤了角膜深部基质神经干,抑制了愈合过程和泪液分泌,也影响了神经的再生。兔角膜准分子激光切削70μm和100μm后,第1周角膜感觉明显降低,与手术引起的去上皮神经有关。术后第1周到第2周角膜感觉明显增加,可能与术后身体生理条件的变化和产生的各种化学因子如P物质,亲神经生长因子等有关。以后,角膜感觉又有所降低,时间不长,又复上升,至第8周接近正常水平。感觉恢复的快慢与激光切削角膜的深浅有关,切削愈浅,感觉恢复时间愈快。2.ptk后视网膜神经损伤的修复准分子激光治疗性角膜切削(excimerlaserphototherapeutickeratectomy,PTK)术后上皮下层神经丛被切削,而角膜基质深层较粗的神经干保持完整,术后24小时切削面免疫荧光染色可发现神经丝,提示PTK后的神经修复比其他角膜损伤稍快。PTK切削角膜后留下完整光滑的切削面,表面无坏死细胞残留物,覆盖一层假膜,此假膜能作为前弹力膜的替代物,使早期上皮规则愈合,角膜基质神经迅速的修复与角膜上皮细胞很快覆盖整个切削面基本是同步的。PTK后7天用乙酰胆碱脂酶(acetylcholinesterase,AchE)染色可测出基质新生神经芽出现,此结果与角膜机械性损伤后神经修复情况类似。实验发现PTK后出现显著的角膜神经修复反应,神经修复从中断的或未受影响的深层基质神经开始。4个月后PTK眼上皮下层神经丛比对侧未处理对照眼的上皮下层神经丛还要浓密。Chang-Ling等在猫眼球行角膜切开术后也发现同样的结果。3.lasik术后前基质神经纤维的解剖和观察激光原位角膜磨镶(Laserinsitukeratomileusis,LASIK)与PRK比较,前者比后者能矫正更大度数的近视,但角膜受损程度比后者要轻,一般LASIK术后角膜中央无混浊。临床上也发现,高度近视眼患者LASIK术后角膜感觉比PRK显著增高。作为反应性伤口修复愈合的标志蛋白的纤维连结蛋白(fibronectin,Fn)和粘蛋白(tenascin,Tn)仅在LASIK角膜瓣边缘出现。LASIK通常切削160μm厚度的角膜瓣后,根据需要矫正近视的度数,在瓣下激光切削基质面,因此,角膜深层基质神经干稍受损伤,角膜瓣连接处的上皮和前基质神经未受影响,还保持完整的前弹力膜和Schwann细胞层。角膜中央无明显的伤口修复反应和上皮下层疤痕组织,角膜瓣连接处有完整的前弹力膜等因素有利于LASIK术后上皮下层神经伸展,而保持Schwann细胞在角膜瓣上的通道可引导再生神经纤维向邻近神经干和角膜瓣中央生长。LASIK术后具有结构整齐接近正常的前基质和前弹力膜,而PRK术后常有上皮下层纤维疤痕,从而使后者新生基质神经纤维穿透组织生长较前者难。LASIK术后,除角膜瓣连接处,角膜瓣上的上皮细胞神经和上皮下层神经几乎完全消失,2.5个月后角膜瓣上的上皮细胞神经和上皮下层神经密度恢复接近正常。术后3天就能观察到从新形成的的上皮下层神经分出的新生上皮神经,新生神经从受损基质神经干呈芽状结构长出,穿过基质表面和基底膜,进入上皮,最终形成类似于正常上皮下层神经丛的平行排列的带状神经纤维网。虽然术后2.5个月后上皮和前基质神经支配情况接近正常,但粗大的基质神经在术后5个月也能观察到异常形态,可见到角膜瓣边缘切断的基质神经干。一些神经干断面以盲端终止,但大多数神经干断面有细小的新生神经纤维伸出。角膜手术后神经的修复除了受不同手术本身的影响之外,其中个体之间存在着很大的差异,有报道指出,角膜知觉有60%在术后2.5~4周内得到恢复,但有的恢复甚差,其原因目前仍不十分明确。二、促进膜神经修复的因素(一)prk应用上的必要性神经生长因子(nervegrowthfactor,NGF)为高分子量多肽,具有趋化性,是亲神经因子,保持交感神经和神经脊来源的神经元的功能稳定。NGF能加快外周神经的修复再生和伤口的愈合,刺激透明质酸(hayluronicacid,HA)的产生,而HA提供细胞移动生长和增殖的良好外环境,延长HA在伤口的停留时间,使间质组织更易于再生愈合,减少纤维母细胞的产生和疤痕形成。胎儿身体伤口一般能迅速愈合,很少出现疤痕、炎性反应和伤口收缩,其原因可能是与羊水内富含HA有关。Lee等的实验报道,PRK术后,局部应用羊水(amnioticfluid,AF)与局部应用平衡盐水(balancedsaltsolution,BSS)比较,AF组角膜感觉敏感度较BSS组明显增高。实验提示AF内的有效成分可抑制损伤面纤维母细胞活性,并加快上皮的愈合。AF组比BSS组有更多的上皮下层带状神经,AF组的角膜感觉恢复和神经再生比BSS组更快。AF内含有的各种生长因子和HA等可帮助角膜感觉的恢复,神经再生,减少疤痕形成和炎性细胞浸润。另外,来源于角膜上皮和各种细胞外基质的的亲神经因子也与AF内的有效成分共同作用,促进角膜神经再生。(二)enf-heptol-pb-pcr检测视网膜电泳分析上皮细胞神经营养因子(epithelialneuronotropicfacotr,ENF)可由角膜和结膜上皮细胞分泌,具有促进三叉神经元及其轴突生长和延伸的活性。利用庚醇(heptanol)诱导角膜上皮创伤模型,器官培养技术从角膜上皮细胞收集ENF,采用神经生物测定进行ENF定量。结果发现,从初期伤口闭合到1周后,上皮细胞再生,ENF分泌无变化,但在创伤2周后ENF分泌增高2.4倍。应用氯化金浸染发现:上皮细胞间神经再生可在2周后看到,4周后神经密度恢复正常。此时正是ENF分泌高峰期,因此,ENF是调节角膜神经再生和修复的主要因素之一。(三)含视网膜神经亲神经原子的转移角膜神经损伤往往影响角膜上皮细胞损伤的愈合,而角膜上皮的损伤也影响角膜神经的修复,角膜神经的修复常与角膜上皮细胞修复基本同步,因此,角膜神经与角膜上皮细胞是互相作用,除NGF和ENF外,上皮细胞释放的各种亲神经因子可能与角膜神经修复有关。有实验报道,大鼠注射可引起感觉神经元敏感性下降的神经毒素-辣椒素后,发现角膜上皮细胞粘附性降低,角膜神经末梢密度减少,上皮细胞的3H-胸苷掺入减少,上皮细胞表达P物质(substanceP,SP)减少,说明由辣椒素引起的麻痹性角膜病变的原因之一是由角膜上皮细胞发生改变所致。(四)ecm对神经纤维生长的作用Fn、Tn、胶原、糖蛋白、层粘连蛋白(laminin,La)、氨基葡聚糖(glycosaminoglycan)、硫酸类肝素蛋白多糖(heparansulfateproteoglycans,HSP)和巢蛋白-内功素(nidogen-entactin,N-E)等一系列细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)都具有促进神经纤维生长功能,其中Tn和Fn既是反应性伤口修复愈合的标志性蛋白,又是增强神经修复的细胞外蛋白。正常生理状态下,Fn存在于角膜基