第一章 前言
1.1 實驗動機與目的
幾丁聚醣（chitosan）為幾丁質（chitin）經過脫乙醯化的過程
（deacetylation）後產生，具有生物相容性及生物可降解性，且資源 豐富易於取得，有利於細胞貼附生長，能促進神經再生[5]。過去常用的 生物醫學材料，若用幾丁聚醣為材料以其他材料紡製，則以不織布型態 居多，而奈米紡織技術--靜電紡絲[6]為紡織界目前方興未艾的奈米紡織 技術，本實驗跨領域結合紡織工業，以靜電紡絲製備幾丁聚醣纖維網，
可得到更佳的多孔性，也可將纖維細度降低到微米、甚至奈米級，相較 於傳統不織布有較好的孔洞密度和表面積[7]，並提供細胞更佳的生長環 境。
我們延續本實驗室先前之研究結果，並利用電紡的優點，做成幾丁 聚醣纖維膜填充入矽膠管中，觀察對大鼠截斷後的坐骨神經再生有何影 響，且試圖應用在神經再生中，以增加神經再生成功的比例，並使再生 的神經更成熟。
第二章 文獻回顧
2.1 神經系統簡介
動物們面對的是一個不斷變動的環境，因此它們要在極短的時間內 做出正確的反應才能趨吉避凶;它們需要的是一套複雜的應變系統。
神經系統是動物體內訊息傳遞網路，它讓動物體與環境有良好的互 動[8]，並調節著身體全部的生理功能，如動作的產生、感覺的接收、情 感的表達，甚至無形之表現，如思想的表達，乃至於人類特有文化、藝 術、學術的形成，所以具有高度的複雜性。
ㄧ般可將神經系統分成兩個主要系統:
1.中樞神經系統(central nervous system)，包含腦(brain)與脊髓 (spinal cord)；
2.周邊神經系統(peripheral nervous system)，包括腦神經(cranial nerve)和脊神經(spinal nerve)及相關的神經節(ganglion)。
在人類，除了外層的腦膜與穿梭其中的血管外，神經系統主要由三 大類的細胞聚集而成，包括神經元(neuron)、神經膠細胞(neuroglia) 與許旺細胞(Schwann cell)，它們彼此的串連與相互間的作用十分複 雜。其中神經元(neuron)形成傳遞訊息的網路;支持細胞在中樞神經系 統有神經膠細胞(neurogIia)，周邊神經系統則是許旺細胞(Schwann cell)，兩者各自穿插在神經元之間的空隙中，負責提供協助、支持、
營養及保護神經元的功能。
2.1.1 中樞神經系統
腦(brain)可再分為大腦半球、中腦、間腦、橋腦、小腦、視丘、
基底核與延髓等部分，主要負責解讀、整合、計算、儲存及傳送訊息，
並發出命令給身體的其他部分。腦膜與硬脊膜分別包覆著腦與脊髓(脊 (microglial cell)與室管膜細胞(ependymal cell)。
2.1.2 周邊神經系統 統的支持細胞--許旺細胞(Schwann cell)僅此一種，且 Schwann cell 也不會出現在中樞神經系統中[11]。
訊號的同時，將該物質釋放到突觸中，以引發下一個神經元的反應。
神經元的功能是傳遞訊息，神經元由電的信號（electric signals）
和化學訊號（chemical signals）來傳遞訊息，兩者間有極密切的關聯。
電的信號 在神經元內是以電的信號來處理及傳導訊息，包括神經 衝動（nerve impulses，或稱動作電位 actional potential），接受器 電位（receptor potential），以及突觸電位（synaptic potential）。
化學信號 細胞間是以化學信號傳送訊息。突觸是化學信號的作用 導原則(The principle of one-way conduction)。此外也有電性的突 觸，兩個神經細胞間由間隙接合(gap junction)所連結，它容許離子化
圖2.1 神經元的構造
2.1.4 神經纖維
每一條周圍神經都由平行的神經纖維束組成，而這些纖維可能是向 心或離心的軸突;也可能是髓鞘化或無髓鞘化，但外面都包有結締組織 形成的鞘膜。神經（fascicle）在神經幹（圖 2.2）[12]內，神經幹的外 圍包著一層緻密的結締組織鞘膜，稱為神經外膜(epineurium)。在此膜 內有一束束的神經纖維，每一束纖維外包裹的結締組織鞘膜，稱為圍神 經膜(perineurium)。在每一根神經纖維間疏鬆的結締組織則為神經內 膜(endoneurium)，這些結締組織鞘膜用來支持神經纖維及相關的血管 與淋巴管。神經幹內有特有的微循環統，它負責供應神經纖維所需的能
量[13,14]。神經幹是一個混合的組織，它構成的目的是維持神經纖維的連
續性，以及營養及保護神經纖維的基本功能。
圖2.2 神經幹結構圖
髓鞘類似電線外包一層絕緣用的塑膠色膜，由支持細胞構成，且被 蘭氏結(node of Ranvier)分隔成固定長度但不連續的小段。髓鞘化纖 維的電訊號在傳遞的過程中從一結跳至另一結，以跳躍的方式傳導
（saltatory conduction），因此髓鞘能協助並加速神經傳導的速度。
在中樞神經，髓鞘由寡樹突細胞(oligodendrocytes)負責形成，其細胞 的突起不斷延長，然後包裹在軸突的外面。單一個寡樹突細胞可以同時 包覆 60 條神經纖維的一部份。
2.2 周邊神經損傷
2.2.1 周邊神經損傷的原因
周圍神經損傷的原因很多，可分為物理性、化學性、缺血性或溫度 等因素，最常見的當屬創傷(truma)引起的損傷[15]，包括撕裂傷、割裂 傷和壓迫性神經病變。其機轉主要是透過牽扯、切斷和擠壓，引起程度 不等的損傷。神經損傷的分類方式有很多種，有依病因、也有依神經纖 維結構與功能的改變來分類。
依病因分類:
1. 神經撕裂傷(avulsion):主要因神經受到過大的張力拉扯導致，常由 牽扯四肢的力量過大引起。
2. 壓迫性的神經病變(compression neuropathy):常發生在周圍神經幹 較 接 近 體 表 處 ， 如 橈 神 經 在 肱 骨 表 面 受 到 壓 迫 (Saturday night palsy)、腓神經在膝部受到壓迫(crossed leg palsy)。易受周圍解剖 構造壓迫之處也常發生病變，如腕隧道症候群，為正中神經在腕橫韌帶 處受到壓迫造成。另外，臂伸經叢在胸廓出口處受到壓迫(thoracic outlet syndrome)、尺神經在肘部受到壓迫(cubital tunnel syndrome) 及脛神經在踝部受到壓迫[16] (tarsal tunnel syndrome)等也會引起不 同程度的傷害。
3. 神經切割傷(laceration):多由意外穿刺、割傷或骨折所引起。由於 神經幹旁常有血管伴行，直接的神經切斷傷常合併切斷血管而出血，造 成結締組織面的橫切，甚至出現血腫壓迫神經。這類損傷的神經再生速 度很慢，且軸突再生的情形會因兩斷端的不連續間隙，或因神經束再生 時的錯接，使再生預後相當複雜。若神經近側斷端的軸突在遠側斷端位 置不正確的情形下亂長，會形成外傷性的神經瘤。
2.2.2 周邊神經損傷的分類
依神經纖維結構與功能的改變來分類，可分為 Seddon 分類法和 Sunderland 分類法。
2.2.2.1 Seddon 分類法[17-21]
1943 年 Seddon 將神經損傷的嚴重性區分成三個等級:
神經失用(neurapraxia)
在連續性的軸突內有局部傳導阻斷的現象，而神經的可興奮性仍然 保存，在顯微鏡下無神經纖維變性。此損傷相當於擠壓(crush)受傷後 產生的急性局部去髓鞘的阻斷，其傳導阻斷持續幾星期或幾個月，直到 局部髓鞘修復才痊癒，預後極佳。
軸突斷傷(axonotmesis)
顯微鏡下可發現軸突受傷而其喪失連續性，但神經內膜仍然完整。
常發生於神經受擠壓或拉傷後，軸突的連續性被破壞，使軸突的遠端會 產生 Wallerian 退化(Wallerian degeneration)。神經功能恢復的時間 長短取決於軸突再生時再支配(reinnervation)原來的目標組織時所需 的時間。軸突斷傷後軸突可延著原本的途徑再生，再支配原本的目標組
織，所以預後亦相當良好。值得注意的是，軸突再生的速度相當緩慢，
約只有 2-4 mm/day，若再把通過受損處的延遲考慮進來，則約只有 1.5 mm/day。這個數字在臨床上評估復原進度時相當有用。
神經斷傷(neuratmesis)
整個神經幹遭截斷，使連續性呈現部分或全部的喪失。除了軸突斷 離外，也包括神經內膜、圍神經膜、神經外膜以及髓鞘等非軸突部份。
神經斷傷須要手術修復，但神經功能恢復的預後不佳。若斷傷時伴有神 經幹的缺損和不連續間隙，將使再生與手術更困難。
2.2.2.2 Sunderland 分類法[21,22]
Sunderland 根據神經幹不同組織受傷之程度做了更詳細的分類，他 將神經損傷分為五個階段。第一型與第二型相當於 Seddon 分類法中的 神經失用和軸突斷傷。Sunderland 將嚴重的神經斷傷加以細分，依各別 結締組織的連續性與否再細分三型。第三型為軸突與神經內膜的喪失，
但是圍神經膜依然完整，且會產生軸突 Wallenian 退化以及神經束的紊 亂。第四型為軸突、神經內膜、圍神經膜的連續性喪失但神經外膜仍完 整。第五型為神經幹完全斷離。本研究室所採用之實驗動物模型都屬於 第五型之神經損傷神經幹完全斷離。
2.2.3 周圍神經損傷後的變化
由於創傷、血液供應不足、或神經病變導致神經細胞體的嚴重傷 害，均可引起神經元的全部退化[14,23-26]。神經在截斷後約有 30%~40%的 神經感覺神經死亡，且近端的神經損傷比遠端嚴重。假如神經細胞的軸 突被斷傷後，其退化性變化將發生於三個部份:
2.2.3.1 受傷害遠端之軸突部分
變 化 從 損 傷 進 行 到 軸 突 末 端 ， 此 過 程 稱 為 Wallerian 退 化 (Wallerian degeneration)。典型的變化由受傷處開始，逐漸向遠端蔓 延。第一天，軸突腫大且不規則，到了第三天或第四天，軸突斷裂成片 段，殘骸被周圍的 Schwann cell 與巨噬細胞消化，整個遠端軸突在一 週內被破壞殆盡。同時軸突周圍的髓鞘也慢慢地被破壞分解，脂質微粒 在 Schwann 細胞質內出現，接著 Schwann cell 將脂肪微粒釋放給組織 間的巨噬細胞吞噬。隨後 Schwann cell 開始快速複製成長，並在基底 膜內成平行索狀排列。這種平行索狀的 Schwann cell 與神經內膜合稱 為帶狀纖維(band fiber)。如果神經沒有成功再生，原本的空間將會被 纖維母細胞所產生的纖維組織所取代。
2.2.3.2 受傷害近斷之軸突部分
截斷處近端的變化與遠端相似，但破壞只向近端蔓延到最近的第一 個蘭氏結處。
2.2.3.3 細胞體部分
軸突的損傷將使神經細胞本體出現一些變化，稱為逆行性退化 (retrograde degeneration)。最典型的變化是在受傷後的兩天內，在 細胞體內發生，兩週內破壞程度達到最大。軸突損傷後，可見到 Nissl material 變 細 、 呈 顆 粒 狀 的 分 散 在 細 胞 質 內 ， 稱 為 染 質 溶 解 (chromatolysis)，也有人譯為色素溶解。染質溶解始於軸索阜(axon hillock)，然後延伸至整個細胞質。此外，在細胞本體中央的細胞核向
軸突的損傷將使神經細胞本體出現一些變化，稱為逆行性退化 (retrograde degeneration)。最典型的變化是在受傷後的兩天內，在 細胞體內發生，兩週內破壞程度達到最大。軸突損傷後，可見到 Nissl material 變 細 、 呈 顆 粒 狀 的 分 散 在 細 胞 質 內 ， 稱 為 染 質 溶 解 (chromatolysis)，也有人譯為色素溶解。染質溶解始於軸索阜(axon hillock)，然後延伸至整個細胞質。此外，在細胞本體中央的細胞核向