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【摘要】 脊神经前、后根的解剖结构和生理功能并不与脊神经完全相同。后根损伤除了导致感觉传导受损，还间接影响肌肉运动和协调功能的完整性。后根损伤后的病理生理变化复杂、再生机制尚不完全清楚，各种修复和功能重建方法均处于实验阶段，其临床应用尚值得进一步研究。
【关键词】 脊神经后根； 脊神经节； 轴突再生
Research and application of axons regeneration after injury of dorsal roots∥TANG Xiao-jun,LI Gui-tao，CHEN Wei-jian，et al.Department of Orthopaedic Surgery,GuangDong NO.2 Provincial People’s Hospital,Guangzhou 510317, China
Abstract: Spinal nerves and its ventral/dorsal roots are different in two points:anatomical structure and physiological functions.Damage on dorsal roots lead to sense-conducting pathway interruption,as well as to exercise function and coordination ability disorder.The process of pathological changes and regeneration mechanism is unclear after injury on dorsal root.Studies on repair and reconstruction is still at experimental research stage, and has much things to do before putting into practices.
Key words：dorsal nerve roots; dorsal root ganglia; axonal regeneration
脊神经后根(dorsal roots)属于感觉神经根。后根脊神经节(dorsal root ganglia,DRG)存在感觉、运动相互调控的物质基础和形态学依据。感觉传入可以影响肌肉的运动协调能力和运动幅度。后根受损除了因相应支配区域感觉兴奋传入通路中断出现感觉丧失，还由于运动反射弧的完整性破坏，会引起肌肉运动功能失常。脊神经后根再生对正常感觉和运动功能的恢复均有重要意义。本文从后根解剖结构出发，结合后根修复再生机制及相关的实验研究和应用报道综述如下。
1 脊神经后根解剖结构及功能
每条脊神经通过前根和后根连接于脊髓。脊神经根纤维胶原含量少、可伸展性低，纤维之间呈平行排列,而外周神经纤维呈丛状排列，可伸展性高。前、后根表面覆盖由5～8个细胞层构成的内膜或称神经根鞘［1］。后根上的脊神经节神经元(dorsal root ganglion neurons)为假单极细胞，发出内侧的中枢突支(central processes)和外侧的周围突支(peripheral processes)分别经后根进入脊髓或随脊神经分布至外周感受器。脊神经根缺乏神经外膜和神经束膜结构，仅存在内膜毛细血管内皮细胞形成的血-神经屏障；而DRG细胞周围毛细血管网内皮细胞为缝隙样连接，不但缺乏有效的血-神经通透屏障，还缺乏有效的神经束膜弥散屏障，因此两者均易受局部环境变化的影响。
外周感受器接受机械性或化学性刺激，转为神经冲动信号经后根进入脊髓中枢或脑皮质高级中枢，产生感觉或实现对肌肉运动的调节。后根主要由中枢突支构成，某些脊神经节细胞可发出一个以上的中枢突。DRG内存在化学性和（或）电突触或接头活动，躯体与内脏信息可在DRG水平上进行会聚和整合。现已证实，部分脊神经节神经元的中枢突或周围突在脊神经节内或节的周围存在轴突分叉现象，阻滞分叉点信息运输可调节从外周到脊髓的信息传递。有学者同时刺激外周突的二个分支，在同一神经元背根轴突内记录的传入冲动出现中断、缺失的现象，提示传入冲动可能经分叉处在另一支上发生逆行碰撞，从而导致一个区域的传入信息对另一区域的传入信息产生干扰。
2 后根轴突再生的影响因素
后根轴突主要由DRG中枢突支构成，其再生受雪旺细胞(Schwanns,SCs)表型、神经营养支持和（或）神经纤维结构、局部微环境变化等诸多复杂因素影响。脊神经后根纤维含有不同感觉轴突亚群，能与不同的神经营养因子产生高亲和力。外周蛋白(peripherin)和200Kda神经丝蛋白(200 kDa neurofilament)均存在于后根神经节感觉神经元，前者主要表达于无髓鞘神经纤维，后者表达于有髓鞘神经纤维。两者在感觉轴突再生的早期均不起作用，但离体实验发现，神经纤维再生几天后外周蛋白表达上调，提示低水平外周蛋白能促进感觉神经轴突后期的正确再生，并引导其再生方向［2］。脊神经前根再生优于后根再生，神经再生的特殊模式（modality specific regeneration,MSR)可能影响神经再生的结果，比如运动神经内膜管径较感觉神经粗大，能容许更多运动纤维通过［3］；或者Schwann细胞分泌相对多的运动神经特异性生长因子(motor-specific growth factors)刺激运动纤维生长［4］。轴突再生的结构重塑还与细胞骨架成分如微管的聚合作用及内源性肌动蛋白微丝(actin filament,F-actin)等的综合调节有关［5］。
DRG中枢突支（后根轴突）较周围突支再生能力差，前者约为1～2 mm/d，后者约为4～7 mm/d［6］。后根轴突再生同时涉及外周神经系统(peripheral nervous system,PNS)和中枢神经系统(central nervous system,CNS)微环境变化的双重影响。外周神经表面髓鞘是Schwanns细胞，能分泌神经营养因子、细胞外基质等成分，形成有利于轴突再生的微环境，后根切断吻合后周围神经源性SCs能沿后根进入脊髓实质，促进轴突生长。SCs还能根据再生神经轴突类型特异表达运动神经和感觉神经表型，两者可以转变［4］。后根轴突再生过程中，面临的最大困难是无法穿越后根入脊髓区(dorsal root entry zone,DREZ)。通过各种方法引导和加快轴突生长、促进Schwann细胞迁移和再生轴突髓鞘化，改善CNS-PNS交界区微环境，降低DREZ细胞外基质对轴突生长的抑制作用，能有效促进后根轴突再生进入脊髓后角建立感觉传导［6、7、18］。
3 后根再生实验研究
3.1 吻合修复
后根吻合修复的实验研究方法有直接端－端吻合或取外周神经桥接吻合等。Phong等［8］行成年大鼠T13椎体平面脊髓左半横断并切断左侧L3、4脊神经后根，取腓神经一端桥接后根远断端，另一端植入脊髓横断面以上后角10 mm，3个月后可见感觉恢复，9个月后T6椎体平面脊髓后角行HRP逆行示踪，L3、4脊神经节可见标记染色，证实经外周神经桥接后根轴突再生长入脊髓后角。Liu S等［9］切断大鼠T10、T11、T12前根及脊神经，再将L4～6脊神经节破坏，后根出脊髓处切断，然后将T10～T12脊神经近端分别与L4～6后根远端吻合，术后4个月、7个月可见有髓鞘和无髓鞘轴突长入坐骨神经，体感诱发电位和疼痛刺激示下肢恢复感觉传导通路，但深感觉永久丧失。Huang等［10］将22只成年雌性SD大鼠C6～8脊神经前、后根出脊髓处分别切断，断端以肋间神经移植，局部应用纤维蛋白胶和酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)，术后前肢抓握功能和触、痛、温度等感觉功能均能恢复。
3.2 细胞移植修复
上世纪90年代Rosario、Houle、Itoh等人使用胚胎神经组织细胞或联合神经生长因子移植入DREZ，电生理和免疫组织化学检测证实成功重建初级感觉传导。嗅鞘细胞(olfactory ensheating cells,OECs)能分泌大量不同种类的神经营养和支持因子，有利于轴突再生越过胶质瘢痕区，用于脊髓损伤修复和促进后根轴突再生越过DREZ日益受到重视［6］。Goméz［11］广泛切断大鼠C3～T3脊神经后根，只有注射OECs移植组可见到后根轴突再生进入脊髓后角，但移植区很少见到完整的轴突发芽。OECs和DRG细胞共同培养发现OECs能明显促进轴突再生。近几年来，有学者提出OECs对促进后根轴突再生进入脊髓后角作用甚微［12］，可能与OECs的提取、移植方法及手术操作等因素有关。
随着细胞生物技术的不断发展，胚胎细胞、间质干细胞、Schwann细胞移植等，在修复后根轴突再生研究方面均取得了一定成功［6］，但仍有许多难题需待解决。
3.3 神经营养因子和抑制剂的使用
轴突再生受神经营养因子和抑制因子双重影响。通过各种方法加强营养因子促再生作用，削弱或阻断再生环境中抑制因子的不利作用,能使后根轴突再生潜在能力得到有效发挥。睫状神经营养因子(CNTF)能支持感觉神经元存活，避免后根切断后神经节细胞变性坏死。增加DRG或脊髓后角NGF水平，如NT-3能促进后根神经节轴突再生越过CNS-PNS交界区［13］。胶质细胞源性神经营养因子家族成员——Artemin神经营养因子对DRG细胞存活和轴突生长有重要影响，不仅能促进后根感觉神经轴突再生进入脊髓［14］，还能激活Src家族蛋白激酶活性和促使细胞外信号调节激酶磷酸化，参与神经信号传递过程 ［15］。将NTFs基因转染给合适的受体细胞，也能给损伤局部提供合适再生的微环境。Tang等［16］应用腺病毒编码的营养因子结合可吸收聚酯导管连接大鼠横断的腰脊神经后根与脊髓，恢复感觉传导。
中枢神经系统内轴突生长抑制性蛋白通过与一个共同的受体(NgR)结合，转导信号介导的髓鞘抑制效应，针对该NgR的单克隆抗体-7E11，能促进大鼠DRG细胞轴突在中枢髓鞘微环境中生长［17］。硫酸软骨素蛋白聚糖(chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs)是中枢胶质瘢痕的重要组成成分，NGF等多种活性物质可以与CSPGs分子结构中的高亲和力功能域特异结合，降低CSPGs对轴突生长的抑制作用，有利于DRG神经元发出轴突越过中枢胶质瘢痕［18］，ChABC则能明显促进DRG神经元轴突再生［19］。
3.4 其他相关研究
DRG神经元的潜在生长能力是中枢突支损伤后轴突再生的重要因素，神经元生长引物的预合成也有助于轴突损伤后的再生。外周神经损伤使DRG内cAMP水平上调，有助于中枢突的轴突再生［20］。DRG内双丁酰环腺苷酸(dibutyryl cAMP,db-cAMP)可能通过影响生长刺激信号传导，提高后根潜在再生能力，脊髓后角注射db-cAMP能促使轴突末梢生长锥穿越CNS髓鞘抑制区［21］。轴突再生还与细胞外基质成分的作用有关。脊神经根切断后，DRG神经元粘附分子表达显著上调，尤以层粘连蛋白-1、-10两种亚型增多明显。NGF可增加其-2、-8两种亚型表达水平，以促进后根轴突与后角神经元建立突触联系［22］。
4 后根再生对感觉、运动功能的调节
脊神经后根是感觉兴奋刺激的传入通路，维持运动反射弧的完整性，间接参与对肌肉运动协调能力和运动幅度的控制。感觉反馈的作用是调制与机体需要相适应的动作程序，并对外界刺激作出反应。在没有感觉反馈的情况下，许多节律性或非节律性的运动仍然能够完成，但精细控制的维持随动作进行而恶化［23］。另外，感觉神经或感觉神经元对防止失神经肌萎缩有效［24］,其作用可能与释放乙酰胆碱或其他尚未确定的神经激素，通过抑制肌肉的胶原生物合成和减少溶酶体蛋白水解，进而介导产生肌肉营养性作用、减轻肌萎缩。
5 展望
对脊神经根损伤后的再生修复、前后根功能重建等方面的研究由来已久。李贵涛［25］选择性切断两组互为拮抗肌的脊神经后根，远断端行端－端吻合，术后4个月见吻合部位有连续性神经纤维通过，透射电镜观察见吻合口既有有髓鞘纤维，又有无髓鞘神经纤维，但再生后对运动功能的影响仍需要观察。脊神经后根损伤病理生理变化相当复杂，再生机制及影响因素仍是当前研究的热点和难点。积极而慎重地开展后根功能重建方面的基础和临床研究,对于重建传入兴奋传导、促进机体感觉和运动功能恢复具有重要意义和临床应用价值。
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作者单位：广东省第二人民医院骨科，广州市 510317