神經管模型神經再生長度之標準化評估

不同生物體有不同神經再生長度的能力，一直以來大部分研究都只 有針對不同生物體作一個不同長度神經斷傷後觀察，所以無法試著去分

析其理論，結果也無法統一。麻省理工學院 Yannas^[124]所撰寫的 PNS regeneration 回顧性文章中，他將近 20 年來的周邊神經管研究初步標 準化，並從研究結果衍生出周邊神經管神經再生理論。

在周邊神經管研究初步標準化中，主要是藉由 critical axon elongation (Lc)來將資料簡化標準化。critical axon elongation 定 義:神經再接合率為 50% 的神經間隙長度，這是一種可以表現神經再生 能力標準化的度量方式。從文獻回顧中可知，神經管接合術從 1880 年 開始發展，已有超過 180 種刊物曾經刊登這類的研究。在過去 20 年的 神經管實驗中都是任意選取特定神經間隙長度，所以對於動物的選取，

神經的選取以及神經再生品質的評估也沒有標準化，因而導致資料不能 夠直接去比較。神經接合百分比 (Percent of nerves)，簡稱 %N，代 表在特定的神經間隙長度其神經再接合率。過去的研究常用這樣的分 析，不過也只是得到一個特定的數值，並沒有將資料簡化來達到不同間 隙長度和不同種類的動物可以互相比較的目的。所以我們利用 critical axon elongation 比較神經再生能力，進一步去比較其再生能力的影響 因子。

我們選用矽膠管當模型作為評估的材質標準，把在不同的生物體神 經再生能力標準化以 L/Lc 表示(L 表示 gap length)，在不同個體試著 以標準化客觀的評估。其中 Lc 可以在不彎曲的點被測到。在臨界神經 間隙長度(Lc)只要增加一點神經間隙長度，％N 會下降的很快^[97]。若以 gap length 為橫軸， %N 為縱軸，可畫出 S-shaped curve(圖 2.5)。它 們都呈現一個有特色的曲線，為S-shaped。這裡可看出比較直而下降很 快的線上面就是所觀察到神經再生接合率為 50%的神經間隙(Critical Axon Elongation)，大鼠為 9.7± 1.8 mm[97,125-135]，小鼠為 5.0± 1.0 mm^[136-139]。

總結的來說，所有神經管都在gap length 約等於 Lc 時會快速減少其 N%，使得我們可以藉由小段的 gap length 觀察出 0 to 100 的 N%，因為 矽膠管的Lc 為 10 mm，所以就定義它的 ΔL 為 0。

圖 2.5 神經間隙標準化圖。上圖說明矽膠管接合 Rat 和 Mouse 不同坐 骨神經間隙與神經再生接合率之關係。圓點代表大鼠的神經再生成功 率，三角點則為小鼠的神經再生成功率。下圖為上圖標準化的結果^[124]。

由於以前都是拿任意神經間隙來研究，所以只有單一筆資料與單一 的神經接合百分比(％N)。我們假設所有的神經管曲線都是 S 型，且其

他神經管與矽膠管的差異只在其於間隙長度軸(gap length axis)的平

L 是評估各神經管神經再生能力的度量法，如:膠原蛋白管(collagen chamber)神經再生能力高於矽膠管(silicone chamber)。

矽膠管的 Lc 為 l0 mm，我們定義它的△L 為 0。△L = +2 to +4 mm (neurotrophic theory)、接觸導引理論(contact guidance theory)、

壓 力 袖 理 論 (pressure cuff theory) 及 基 底 膜 微 管 理 論 (basement microtubetheory)。其中前二者只可說明過去部分的研究結果，而後二 者理論的結合則可說明更多的研究結果^[124]。

神經趨化理論(neurotrophic theory)

遠端神經組織會對近端神經產生特異性刺激作用而誘導近端神經 組織生長，此趨化作用受距離影響並存在一擴散梯度^[141,142]。但這個理 論無法解釋在臨界神經間隙長度(Lc)只要增加一點神經間隙長度，％N 會降很快的現象。因為神經趨化因子濃度並沒有因為間隙增加而迅速遞 減其濃度。此外，用有方向性的溶質和細胞通透管，其神經再生率高於 蛋白質通透管的現象也不能用此理論解釋。

接觸導引理論(contact guidance theory)

神經再生過程中若接觸合適的固體介質，將有助於軸突攀附及增 生 。 不 溶 性 溶 質 ， 像 是 以 膠 原 蛋 白 - 糖 胺 多 醣 (collagen- glycosaminoglycan)填充神經管的縱向孔通道，以及按照磁性呈直線的 纖維蛋白膠(magnetically aligned fibrin gels)有較高的神經再生 率，就是支持此理論的。

基底膜微管理論(basement microtube theory)

此理論說明周邊神經在神經導管再生室模型中再生的機轉。周邊神 經斷傷接合後，細胞滲出液很快地充滿於管中，漸漸的形成纖維橋 (fibrin cable)，接著 Schwann cell 沿著纖維橋移行而入，形成直徑 約 10-20μm 的圓柱狀基底膜微管，軸突便沿著這個纖維橋的軸進入並

髓鞘化^[124]。此理論與接觸導引理論相似，均認為在軸突生長時有一個方

向性的介質參與，而微管理論進一步說明了 Schwann cell 沿著一個線 形的路徑前行後，彼此聚集形成細胞柱並引導軸突的遷入、移行、髓鞘 化。

壓力袖理論(pressure cuff theory)

此理論源自於學者觀察到由矽膠管導引再生的神經幹周圍有一層 收縮細胞外膜(Contractile cell capsule)產生^[143-144]，推論在神經斷 傷後癒合的自然過程會產生纖維母細胞，這種細胞具有向內收縮的特 邊神經再生幾乎就是由以下兩個主要過程所調控的: Myofibroblast capsule 會降低神經再生率，而 Schwann cells 柱會增加神經再生率，

這兩個平行過程對於神經再生扮演主要的角色。