內填白芨膠之矽膠管對大鼠坐骨神經再生之影響; Effect of silicone rubber chamber filled with Bletilla striata on regenerating rat sciatic nerve

全文

(1)中國醫藥大學中國醫學研究所碩士論文編號：GICMS-277. 指. 導教授：陳悅生博士. 共同指導教授：徐媛嫚博士. 論文題目：內填白芨膠之矽膠管對大鼠截斷之坐骨神經再生的影響 Effect of silicone rubber chamber filled with Bletilla striata on regenerating rat sciatic nerve. 研究生：林麗如. 中華民國九十四年六月.

(2) 目錄 1.. 前言........................................................................................1. 2.. 文獻探討................................................................................3 2.1.. 2.2.. 2.3.. 2.4.. 2.5.. 2.6.. 2.7.. 神經系統簡介（nerve system）...........................................3 2.1.1.. 中樞神經系統（central nervous system, CNS） ..........3. 2.1.2.. 周圍神經系統（peripheral nervous system, PNS） .....4. 2.1.3.. 神經元.............................................................................4. 2.1.4.. 神經纖維.......................................................................10. 周圍神經損傷......................................................................13 2.2.1.. 周圍神經損傷原因.......................................................13. 2.2.2.. Seddon 分類法.............................................................13. 2.2.3.. Sunderland 分類法........................................................14. 2.2.4.. 神經元受傷後之變化...................................................14. 2.2.5.. 神經元受傷後之復原...................................................15. 周圍神經傷害的修復..........................................................17 2.3.1.. 各種神經修補技術.......................................................17. 2.3.2.. 以神經管接合術為實驗之模式...................................19. 2.3.3.. 矽膠管內神經再生之細胞學變化...............................25. 2.3.4.. 大鼠嗜鉻細胞瘤株 PC12.............................................28. 神經損傷的中醫觀點..........................................................28 2.4.1.. 神經系統在中醫學中的定位.......................................28. 2.4.2.. 周圍神經斷傷與相關之中醫病證...............................31. 神經功能評估......................................................................35 2.5.1.. 感覺神經評估...............................................................35. 2.5.2.. 電生理評估（MCV）..................................................35. 2.5.3.. 運動神經功能評估.......................................................35. 白芨......................................................................................37 2.6.1.. 來源...............................................................................37. 2.6.2.. 歷代本草論述...............................................................37. 2.6.3.. 現代研究.......................................................................39. 細胞外間質（Extracellular matrix, ECM）.......................41 iv.

(3) 2.7.1.. 細胞外間質的特性.......................................................41. 2.7.2.. 生化骨架的要求...........................................................42. 2.7.3.. 常見於組織工程的 ECM .............................................42. 材料與方法..........................................................................43. 3. 3.1.. 3.2.. 細胞實驗（In vitro）..........................................................43 3.1.1.. 材料...............................................................................43. 3.1.2.. PC12 細胞株繼代培養與觀察.....................................44. 3.1.3.. 製造膠原蛋白覆蓋的 24 格培養盤.............................46. 3.1.4.. PC12 細胞株神經軸突突出實驗................................46. 3.1.5.. PC12 神經軸突生長情況之測量.................................48. 3.1.6.. 統計方法.......................................................................48. 動物實驗（In vivo） ..........................................................49 3.2.1.. 材料：...........................................................................49. 3.2.2.. 配製神經管...................................................................50. 3.2.3.. 動物分組與麻醉...........................................................51. 3.2.4.. 坐骨神經神經管接合術...............................................52. 3.2.5.. 觀察期...........................................................................54. 3.2.6.. 三個月後評估神經再生情況.......................................54. 3.3 各種神經管內填細胞外間質黏度試驗 ....................................65 結果......................................................................................66. 4. 4.1.. 4.2.. 4.3. 5.. 細胞實驗（In vitro）..........................................................66 4.1.1.. 細胞數目變化...............................................................66. 4.1.2.. 細胞直徑大小變化.......................................................68. 4.1.3.. 神經突觸變化（表 4.3）.............................................71. 動物實驗（In vivo） ........................................................112 4.2.1.. 大鼠外觀.....................................................................112. 4.2.2.. 矽膠管內神經再生情況.............................................116. 4.2.3.. 神經切片觀察.............................................................118. 4.2.4.. 神經功能評估.............................................................122. 白芨黏性評估....................................................................137 討論....................................................................................138 v.

(4) 5.1.. 感覺神經功能評估............................................................142. 5.2.. 運動功能評估....................................................................143 5.2.1.. 步態觀察評估.............................................................143. 5.2.2.. 大鼠足印(footprint)分析（墨水試驗）....................145. 5.2.3.. 平板實驗.....................................................................146. 5.2.4.. 坐骨神經功能指數 SFI..............................................147. 5.3. 6.. 電生理檢測........................................................................148 結論....................................................................................150. 參考文獻 ................................................................................................151 英文摘要. …………………………………………………………… … ……162. 致謝 ........................................................................................................163. vi.

(5) 圖目錄圖 2.1：神經元的類型 ..............................................................................6 圖 2.2 神經元的構造 ................................................................................7 圖 2.3 神經幹結構圖 ..............................................................................11 圖 2.4 a：連接 Trk 受體激活與 ras 蛋白-GTP/GDP 轉換的通路 .....23 b：GTP-ras 激活 raf 激? ，從而引發包括 MEK 和 ERK 在內的磷酸化瀑布反應。 ....................................................23 圖 3.1 神經斷端與矽膠管縫合的步驟。 ..............................................53 圖 3.2 波形示意圖 ..................................................................................55 圖 3.3 電刺激器模式設定圖 ..................................................................56 圖 3.4 刺激電極圖 ..................................................................................56 圖 3.5 大鼠腳掌電刺激部位示意圖 ......................................................57 圖 3.6 步態分析跑道圖之一 ...................................................................59 圖 3.7 步態分析跑道圖之二 ..................................................................59 圖 3.8 評估大鼠步態掉落次數圖 ...........................................................60 圖 3.9 足印分析示意圖 ..........................................................................61 圖 3.10 實驗用平板圖 ............................................................................63 圖 3.11 平板實驗圖 ................................................................................63 圖 3.12 矽膠神經管收成樣品圖 ............................................................64 圖 4.1：PC12 細胞第 0 天生長情況（A1-2） ....................................77 圖 4.2：PC12 細胞第 1 天生長情況（B2-7） ....................................77 圖 4.3：PC12 細胞第 1 天生長情況（C2-9） ....................................78 圖 4.4：PC12 細胞第 1 天生長情況（D1-9） ....................................78 圖 4.5：PC12 細胞第 1 天生長情況（E3-6） ....................................79 圖 4.6：PC12 細胞第 1 天生長情況（F1-5） .....................................79 圖 4.7：PC12 細胞第 1 天生長情況（G1-6） ....................................80 圖 4.8：PC12 細胞第 1 天生長情況（H3-4） ....................................80 圖 4.9：PC12 細胞第 2 天生長情況（B3-9） ....................................81 圖 4.10：PC12 細胞第 2 天生長情況（C2-4） ..................................81 圖 4.11：PC12 細胞第 2 天生長情況（D2-10） ................................82 圖 4.12：PC12 細胞第 2 天生長情況（D3-12） ................................82 vii.

(6) 圖 4.13：PC12 細胞第 2 天生長情況（E1-2） ..................................83 圖 4.14：PC12 細胞第 2 天生長情況（F2-5） ...................................83 圖 4.15：PC12 細胞第 2 天生長情況（G3-2） ..................................84 圖 4.16：PC12 細胞第 2 天生長情況（H2-8） ..................................84 圖 4.17：PC12 細胞第 3 天生長情況（B1-9） ..................................85 圖 4.18：PC12 細胞第 3 天生長情況（C1-4） ..................................85 圖 4.19：PC12 細胞第 3 天生長情況（C1-4） ..................................86 圖 4.20：PC12 細胞第 3 天生長情況（D1-7） ..................................86 圖 4.21：PC12 細胞第 3 天生長情況（D3-4） ..................................87 圖 4.22：PC12 細胞第 3 天生長情況（E1-2） ..................................87 圖 4.23：PC12 細胞第 3 天生長情況（D1-5） ..................................88 圖 4.24：PC12 細胞第 3 天生長情況（F2-6） ...................................88 圖 4.25：PC12 細胞第 3 天生長情況（G3-3） ..................................89 圖 4.26：PC12 細胞第 3 天生長情況（H2-8） ..................................89 圖 4.27：PC12 細胞第 4 天生長情況（B2-3） ..................................90 圖 4.28：PC12 細胞第 4 天生長情況（C1-10） ................................90 圖 4.29：PC12 細胞第 4 天生長情況（C1-12） ................................91 圖 4.30：PC12 細胞第 4 天生長情況（C1-17） ................................91 圖 4.31：PC12 細胞第 4 天生長情況（C2-6） ..................................92 圖 4.32：PC12 細胞第 4 天生長情況（C3-10） ................................92 圖 4.33：PC12 細胞第 4 天生長情況（D1-3） ..................................93 圖 4.34：PC12 細胞第 4 天生長情況（D1-10） ................................93 圖 4.35：PC12 細胞第 4 天生長情況（E2-1） ..................................94 圖 4.36：PC12 細胞第 4 天生長情況（F1-8） ...................................94 圖 4.37：PC12 細胞第 4 天生長情況（G2-4） ..................................95 圖 4.38：PC12 細胞第 4 天生長情況（H1-7） ..................................95 圖 4.39：PC12 細胞第 4 天生長情況（H3-10） ................................96 圖 4.40：PC12 細胞第 5 天生長情況（B1-10） ................................96 圖 4.41：PC12 細胞第 5 天生長情況（C1-3） ..................................97 圖 4.42：PC12 細胞第 5 天生長情況（C1-10） ................................97 圖 4.43：PC12 細胞第 5 天生長情況（D1-11） ................................98 viii.

(7) 圖 4.44：PC12 細胞第 5 天生長情況（D3-18） ................................98 圖 4.45：PC12 細胞第 5 天生長情況（E2-1） ..................................99 圖 4.46：PC12 細胞第 5 天生長情況（E3-11） ................................99 圖 4.47：PC12 細胞第 5 天生長情況（F2-2） .................................100 圖 4.48：PC12 細胞第 5 天生長情況（G2-5） ................................100 圖 4.49：PC12 細胞第 5 天生長情況（H1-8） ................................101 圖 4.50：PC12 細胞第 6 天生長情況（B1-1） ................................101 圖 4.51：PC12 細胞第 6 天生長情況（C1-14） ..............................102 圖 4.52：PC12 細胞第 6 天生長情況（C2-11） ..............................102 圖 4.53：PC12 細胞第 6 天生長情況（D1-5） ................................103 圖 4.54：PC12 細胞第 6 天生長情況（D2-10） ..............................103 圖 4.55：PC12 細胞第 6 天生長情況（E2-5） ................................104 圖 4.56：PC12 細胞第 6 天生長情況（F3-2） .................................104 圖 4.57：PC12 細胞第 6 天生長情況（G1-2） ................................105 圖 4.58：PC12 細胞第 6 天生長情況（G3-6） ................................105 圖 4.59：PC12 細胞第 6 天生長情況（H1-6） ................................106 圖 4.60：PC12 細胞第 7 天生長情況（B1-15） ..............................106 圖 4.61：PC12 細胞第 7 天生長情況（C1-3） ................................107 圖 4.62：PC12 細胞第 7 天生長情況（C2-12） ..............................107 圖 4.63：PC12 細胞第 7 天生長情況（C1-14） ..............................108 圖 4.64：PC12 細胞第 7 天生長情況（C1-14-2） ...........................108 圖 4.65：PC12 細胞第 7 天生長情況（D1-2） ................................109 圖 4.66：PC12 細胞第 7 天生長情況（E3-9） ................................109 圖 4.67：PC12 細胞第 7 天生長情況（F2-1） .................................110 圖 4.68：PC12 細胞第 7 天生長情況（G2-6） ................................110 圖 4.69：PC12 細胞第 7 天生長情況 .................................................. 111 圖 4.70：大鼠足趾自殘情況 ................................................................113 圖 4.71：各組神經生長成功率百分比圖 ............................................117 圖 4.72：B 組神經組織 40 倍神經組織切片圖 ..................................119 圖 4.73：B 組神經組織 100 倍神經組織切片圖 ................................119 圖 4.74：B 組神經組織 400 倍神經組織切片圖 ................................120 ix.

(8) 圖 4.75：D 組神經組織 40 倍神經組織切片圖 ..................................120 圖 4.76：D 組神經組織 100 倍神經組織切片圖 ................................121 圖 4.77：D 組神經組織 400 倍神經組織切片圖 ................................121 圖 4.78：各組平板試驗平均值比較圖 ................................................127 圖 4.79：健患側 MCV 值比較圖 .........................................................134 圖 4.80：健患側 amp 值比較圖 ...........................................................135 圖 4.81：健患側 area 之比較圖............................................................136 圖 4.82：實驗中各種細胞外間質黏度值 ............................................137 圖 5.1 因神經痛而高舉病肢三足鼎立的 E 組（E7）大鼠 ...............143 圖 5.2 在 B、C、D 組大鼠中出現可以支配足趾抓住格子的現象..145. x.

(9) 表目錄表 3.1 體外實驗分組表 ........................................................................48 表 4.1：各組各天細胞數目平均值表 ....................................................67 表 4.2：各組各天細胞直徑大小平均值表 ............................................70 表 4.3：各組各天細胞各種軸突長度細胞數目平均值表 ....................75 表 4.4：實驗動物重量變化、足趾自殘情況 ......................................114 表 4.5：實驗動物重量變化統計表 ......................................................116 表 4.6：各組神經生長成功隻數 ..........................................................117 表 4.7 各組左右兩腳於各感覺刺激點刺激電流差值比較表 ............123 表 4.8：各組平板試驗基本分析資料表 ..............................................124 表 4.9：各組平板試驗比較表 ..............................................................127 表 4.11：各組坐骨神經功能指數 SFI 比較表 ....................................130 表 4.10：各組墨水試驗比較表 ............................................................128 表 4.12 各組步態基本分析表 ..............................................................132 表 4.13 電生理評估表 ..........................................................................133 表 4.14 實驗中各種細胞外間質（ECM）黏度值 .............................137. xi.

(10) 內填白芨膠之矽膠管對大鼠坐骨神經再生之影響研究生：林麗如指導教授：陳悅生博士中國醫藥大學. 中國醫學研究所. 神經損傷為現今社會眾多意外中的主角，因而使得神經再生的研究於近年來蓬勃發展。神經斷傷後，再生軸突與遠端斷端接合狀況，決定了日後神經功能恢復的程度。神經斷傷的間距影響了治療方式的選擇，針對長距離間距之損傷，神經導管接合術治療為主要治療方式。在神經管內添加促進神經再生的物質，能使管中再生的神經在較短的時間內，通過神經管之間隙而完成再生。在中醫古籍「本草綱目」中提及，白芨乃止血、生肌治瘡之要藥。為了瞭解白芨是否具有促進神經再生作用；以及白芨是否可作為神經細胞再生所需之細胞外間質 (extracellular matrix)，我們藉由在矽膠管內填入不同濃度之白芨膠，對截斷的大鼠坐骨神經作一植管，藉以觀察其對大鼠周邊神經再生的影響。本實驗從體外實驗，發現低濃度白芨膠溶液對於 PC12 細胞不論在細胞數目、細胞直徑大小、2 倍以上軸突長度具有促進作用。而體內實驗，發現在我們刻意將斷傷間距拉長至較大鼠神經再生之極限間距多了 0.5 倍長度（15 ㎜）情況下，除了對照組（生理食鹽水）外，在神經管中我們的確看到有白色組織生成，但在組織切片上並無顯著差異。同時，從感覺及運動評估上發現，感覺功能似乎已有恢復情況，而運動功能的恢復尚未達到一定的功能狀態。關鍵字：白芨、神經再生、矽膠管、細胞外間質. 1.

(11) 1. 前言時代的進步，造就了生活的便利，但也帶來了意外的增加。神經損傷成為眾多意外中的主角，因而使得神經再生的研究於近年來蓬勃發展。由於神經斷傷後，再生軸突與遠端斷端接合程度，決定了日後神經功能恢復的程度，若軸突生長時之排列與方向不一致時，易導致神經瘤（neuroma）的產生；甚至兩斷端無法接合等，皆會使得受損之神經無法恢復。目前針對於因外傷或其他原因造成之神經截斷之治療方式主要有以下四種：斷端直接縫合術（end-to-end suturing）。神經束縫合術（fascicular suturing）。神經移植術（nerve grafting）。神經管接合術（nerve bridging）。斷端直接縫合術（end-to-end suturing）、神經束縫合術（fascicular suturing）僅適用於斷傷長度少於數毫米之神經損傷。斷裂間距較長之神經損傷，只可採用神經移植術（nerve grafting）或神經管接合術（nerve bridging）。神經移植術（nerve grafting）可分為自體及異體移植兩種。異體移植易產生排斥現象，而自體移植雖然避免了免疫反應，但取得之來源有困難，同時在取得神經移植的同時，也造成其他部位功能的損害。神經管接合術（nerve bridging）是將神經兩斷端置於一人造神經管的兩端內，藉由此神經管作為導引及支持再生神經纖維的生長 [1,2]. 。目前已有許多材料已被用來製造神經管，例如：高分子材料[3]、. 動物體內之血管、肌肉、脂肪等等。在眾多材質中，以矽膠管之生物適應性最為穩定，其同時具有高柔軟度、透明度等優點。近年來已大量使用於神經損傷修補之研究中[4]。在文獻中指出，利用神經管來修補大鼠之神經斷傷之關鍵性間距 (critical gap length)為 10 mm。[5,6] 此外，在神經管內添加促進神經再生的物質，能使管中再生的神經在較短的時間內，通過神經管之間隙而完成再生。常用的促進神 1.

(12) 經再生的物質有：神經生長因子（nerve growth factor, NGF）、膠原蛋白（collagen）、明膠（gelatin）、綠梔子素（genipin）、laminin and fibronection 混合物等等[7,8]。另外，羅永湘等（1995）由白芨膠載生長因子填入矽膠管內，對截斷的大鼠坐骨神經具有促進神經再生功能。尤其以 25%濃度效果最佳[9-11]。中醫古籍「本草綱目」中提及，白芨乃止血、生肌治瘡之要藥。在中醫史上長期應用在癰腫、惡創、敗疽，死肌上。因此，在此次實驗中，為了瞭解白芨是否具有促進神經再生作用；以及白芨是否可作為神經細胞再生所需之細胞外間質 (extracellular matrix)，我們藉由在矽膠管內填入不同濃度之白芨膠，對截斷的大鼠坐骨神經作一植管，藉以觀察其對大鼠周邊神經再生的影響。. 2.

(13) 2. 文獻探討 2.1. 神經系統簡介（nerve system）神經系統基本上是由一群特化的細胞所組成，其功能有感覺偵測、訊息整合和行為運動，為一複雜的訊息傳遞網路，它讓生物體與環境有良好的互動[12]。神經系統處理內在與外在環境的資訊，是由三個基本要素來達成：感覺要素可以偵測環境因子；整合要素可以處理訊息並將資訊儲存；運動要素可產生運動或其他活動[13,14]。神經系統與內分泌系統共同調節與維持身體平衡。神經系統藉由電來傳遞訊息，其訊息傳遞的特性是快速的、特定的、立即的反應。而內分泌系統是經由激素的活性，經血液系統作用在目標器官上，其速度較為緩慢，但作用時間比較持久[12,13]。一般可將神經系統分為兩個主要系統：（1）中樞神經系統（central nervous system）：由腦（brain）與脊髓（spinal cord）組成。（2）周邊神經系統（peripheral nervous system）：由腦神經（cranial nerve）與脊髓神經（spinal nerve）與相關之神經節（ganglia）所組成。. 2.1.1. 中樞神經系統（central nervous system, CNS）中樞神經系統包含腦與脊髓，腦可再分為大腦半球、基底核、視丘、中腦、橋腦、小腦與延髓等部份。腦是身體的控制中心，可以儲存、計算、整合以及傳送訊息。人腦內大約有 1012 個神經元，每個神經元與其他神經元有上千個連接。在中樞神經系統內的神經細胞體聚集成核（nuclei），神經軸突則集成束狀的徑（track）。神經膠細胞是中樞神經的支持細胞，它並不會在周圍神經系統出現，主要有四種型式：星狀細胞（astrocyte）、寡樹突細胞（oligodendrocyte）、微膠細胞（microglia）和管室膜細胞（ependymal cell），其數量約為神經元的十倍[12-15]。 3.

(14) 2.1.2. 周圍神經系統（peripheral nervous system, PNS）周圍神經系統包含了自主神經系統（automatic nerve system, ANS），為中樞神經系統與身體內在和外在環境間的介面。除了以腦膜作為中樞神經系統與周圍神經系統的分界外，兩個系統在功能上的分界點是在寡樹突細胞與史旺（Schwann）細胞的交界處。在周圍神經系統中，神經細胞體聚集的結構稱為神經結（ganglia）；位於神經結的神經元的軸突與來自中樞神經系統神經元的軸突形成周圍神經，依據周圍神經與中樞神經系統的相關部位，可將它分為腦神經與脊髓神經。史旺細胞是周圍神經系統的支持細胞，不同於中樞神經系統的神經膠細胞有多種型式，周圍神經的支持細胞僅此一種，而史旺細胞也不會在中樞神經系統內出現[2]。周圍神經系統有二個要素：第一，感覺要素：由感覺受器與輸入（感覺）神經元構成；第二，運動要素：由輸出（運動）神經命令肌肉或腺體活動，運動要素包含了體運動神經纖維、自主神經節及自主運動神經[12-14]。. 2.1.3. 神經元 2.1.3.1. 神經元的類型神經細胞是神經系統中基本的單位，也稱為神經元。神經元的類型可依神經元的功能、細胞突的數目來分類[12,13,14,16-22]： 2.1.3.1.1.. 依功能分類. 神經元依功能分為感覺神經元、運動神經元、中間神經元。其主要功能如下：感覺神經元（sensory neuron）：感覺神經元有特化的接受，將刺 4.

(15) 激轉為神經訊號形成感覺。運動神經元（motor neuron）：運動神經元可以支配肌肉或腺體的運作。運動神經元可再分為體運動神經元與自主運動神經元。自主神經系統的神經元、脊髓前角的神經元、顱神經核的神經元等，都屬於運動神經元。中間神經元（interneruon）：中間神經元可以接受、整合與傳遞訊息，中樞神經系統的神經元都屬於此類型。. 2.1.3.1.2.. 依細胞突的數目分類. 神經元依細胞突的數目可分為單極神經元（unipolar neuron）或偽單極神經元（pseudounipolar neuron）、雙極神經元（bipolar neuron）、多極神經元（multipolar neuron）（圖 2.1）。單極神經元或偽單極神經元有單一的神經突；真正的單極神經元通常出現在無脊椎動物，在成年哺乳類動物的神經系統中是不會出現的。哺乳類在周圍神經系統背根神經節或中腦核的感覺神經元是偽單極神經元的類型。偽單極神經元的神經突可視為特化的軸突（axon），將訊息從周圍神經系統傳至中樞神經系統。雙極神經元有兩個神經突，一個為軸突，另一個為樹突（dendrites）。哺乳類的神經系統中，第一、第二以及第八顱神經的感覺神經元是雙極的。多極神經元有兩個以上的神經突，其中只有一個神經突是軸突，其他都是樹突。哺乳類多數的神經元屬於這種類型，例如運動神經元、中間神經元等。. 5.

(16) 圖 2.1：神經元的類型. 2.1.3.2. 神經元的構造神經元是一些可被激發的細胞，它們特化成可以接受刺激，並可用神經衝動來加以傳導。神經元彼此的大小或形狀也許有所差異，但至少都具有三個基本構造：一個細胞體（cell body），一個或多個樹突（dendrites），以及一個軸突。（圖 2.2）. 6.

(17) 圖 2.2 神經元的構造. 7.

(18) 細胞體細胞體包含細胞質與細胞核，是細胞合成神經蛋白質與神經膜的地方。樹突也可合成一些蛋白質，但是軸突與軸突末端因沒有核糖體（ribosome）的存在，所以不能合成蛋白質。其更新所需要新合成的蛋白質與細胞膜，都在細胞體合成，並且在細胞體中將它們聚集成膜囊或多蛋白顆粒，這些物質沿軸突內的微小管順向運送到軸突末端。細胞核（nucleus）通常位於細胞體的中央，典型的細胞核為灰色，形大且圓，染色質顆粒則散佈其內。細胞核通常僅有一個明顯的核仁（neuleolus），該處與核糖核酸（RNA）的合成有關。所以較大的核仁可能有比較高的蛋白質合成速率，因為在細胞體以及在神經突中含有大量的細胞質，唯有如此才能維持細胞質內蛋白質的平衡。細胞質內有豐富的顆粒性內質網和無顆粒內質網，此外也含有以下各種胞器和內含物：（1）Nissl 物質（Nissl substance），（2）高基氏體（Golgi apparatus），（3）粒線體，（4）微絲（microfilament），（5）微小管（microtuble），（6）溶小體（lysosome），（7）中心粒（centriole）及褐脂質（lipofuscin）、黑色素（melanin）、肝醣及脂質。其中 Nissl 物質與神經損傷修復有關，它散佈於整個細胞體內的物質中，不過靠近軸突的細胞質並無 Nissl 物質，此部位稱為軸索阜（axon hillock）。Nissl 物質延伸到樹突的進端部分，不過，在軸突中則不存在。在電子顯微鏡下的觀察顯示，Nissl 物質是由表面粗糙的內質網所組成，這些內質網是一個個的寬池（broad cisternae），一個頂著一個地堆積起來。雖然內質網的表面有許多核糖體，但是在池與池之間卻有更多粒線體。因為粒線體含有核糖核酸，所以 Nissl 物質是嗜鹼性的，故可以在光學顯微鏡下以甲苯胺藍（toluidine blue）或其他的鹼性胺染劑（basic aniline dyes）染色來加以辨認。 Nissl 物質負責蛋白質的合成，新合成的蛋白質可以流入樹突或軸突來取代在細胞活動之中所破壞的蛋白質。神經疲乏或破壞會使 Nissl 物質移動而聚集在細胞質的周圍，這個現象將給人一種 Nissl 物質消失的感覺，稱為色原溶解（chromatolysis）。. 8.

(19) 樹突（dendrites）從細胞本體表面放射出來的一個或多個突起，稱為神經突（neurite）。負責接受訊息，並傳向神經細胞體的神經突就稱為樹突。軸突（axon）負責把神經衝動傳離細胞體的很長的一條神經突，就是軸突。通常軸突也稱為神經纖維。軸突除了傳遞訊息外，還可以藉著軸突的運輸（axon transport）運送化學物質。軸突末端（axon terminals）軸突的末端成球根狀，它由前突觸膜（pre-synaptic membrane），突觸隙（synaptic gap）和後突觸膜（post-synaptic membrane）組成。在軸突末端的細胞質中，含有許多的突觸小泡（synaptic vesicle），在其中的物質就稱為神經傳導物質（neurotransmitter）。它們從前突觸膜釋放而作用於後突觸膜，它們的功能在於把訊息傳過突觸。在此同時，也有電性的突觸，這些細胞是由隙接合（gap-junction）連結，它容許離子化的細胞通過而達到離子的傳導。. 2.1.3.3. 神經元的功能神經系統的功能單位是神經元。目前，對個別神經元的構造與功能已經有很詳細的了解。應激性（excitability）是神經元的細胞特性，讓神經元可以執行功能。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位置，在軸突末端，突觸電位使軸突末端的神經傳導物質釋放，使之與突觸後接受體作用讓訊息傳遞到另一個細胞。. 9.

(20) 神經元以樹突或軸突和其他神經元行成突觸，構成訊息傳遞網來傳遞訊息。神經的訊息是經由軸突突觸由這一個神經細胞傳到下一個神經細胞。神經軸突除了傳遞訊息外，還可以藉著軸突的運輸來運送化學物質[12]。神經系統有感覺、整合以及運動等要素，其功能由不同的神經元運作而成。感覺神經元有特化的接受體，可以將環境中不同形式刺激，如光、聲音、觸覺、味道等等，轉換為電的信號。這些電的信號在突觸轉為化學信號而傳遞到中間神經元。中間神經元會將作用在突觸後接受器的化學信號轉換為電的信號，電的信號在細胞內進一步處理與傳導，之後於軸突突觸再轉換成化學信號，將訊息傳給下一個細胞，最後訊息可傳送到刺激肌肉的運動神經元或者刺激其他神經元 [13]. 。. 2.1.4. 神經纖維周圍神經是由腦神經和脊神經所組成每個周圍神經含有神經纖維的平行束。神經（fascicle）在神經幹內，每束神經纖維被神經膜（perineurium）包圍，在每個神經纖維之間的是鬆散的結締組織稱為神經內膜（endoneurium），而整個神經幹則被神經外膜（epineurium）的緻密結締組織所包圍（圖 2.3）。結締組織是用來支持神經纖維和與其相關的血管及淋巴管。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[7,8,12-15,23-29]。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。. 10.

(21) 圖 2.3 神經幹結構圖. 2.1.4.1. 神經纖維分類[23] 2.1.4.1.1.. 依神經纖維的大小、傳導速度、髓鞘有無來分類. 周圍神經纖維可依它們的大小、傳導速度、髓鞘的有無而分成以下三群： A 纖維群，直徑 1~20 μm，傳導速度每秒 5~120 公尺，此群可依纖維直徑大小在細分為 α、β、γ、δ 等纖維，它們是具有髓鞘的。主要負責本體覺、觸覺、壓覺、溫熱覺、痛覺以及旋轉等傳入性纖維；也有傳出性纖維。 B 群纖維，直徑 1~3 μm，傳導速度每秒 3~15 公尺。它們也是具有髓鞘的。主要負責自主神經系統中，內臟性的傳導纖維以及節前的傳出性纖維。 11.

(22) C 群纖維，直徑 0.5~2 μm，傳導速度每秒 0.5~2 公尺。它們是無髓鞘的。主要負責傳送痛覺、溫覺，而節後傳出性纖維中也有 C 群纖維。 2.1.4.1.2.. 有無髓鞘神經纖維來分類. 在周圍神經系統的神經纖維，又可依髓鞘的有無而分成兩類型，即有髓鞘神經纖維和無髓鞘神經纖維。有髓鞘神經纖維，是神經纖維被髓鞘所包圍，髓鞘不是神經元的一部份，而是由支持細胞所形成，在周圍神經系統中，支持的細胞為 Schwann 細胞。軸突的髓鞘化是節段的，由蘭氏結（Ranvier node）有規則地間隔成不連續狀。髓鞘的每節長約 0.5~1 μm，厚度與軸突直徑成正比，而且較大的軸突直徑就有較長的節段長度。在周圍神經系統中，每一神經纖維節只由一個 Schwann 細胞包圍。無髓鞘神經纖維，在周圍神經系統中，C 群纖維或直徑小於 1μm 的纖維，都是無髓鞘的，其神經的軸突浸入 Schwann 細胞的表面，如陷在凹陷內一般。多個軸突可能共用一個 Schwann 細胞。. 2.1.4.2. 神經纖維的傳導神經纖維的傳導速度與軸突的截面積成正比，較大直徑纖維的傳導速度比較細纖維為快，在大的運動纖維（α 纖維）中，其傳導速度可至每秒 80~120 公尺，較小的感覺纖維有較慢的傳導速度。在無髓鞘纖維中，動作電位沿著軸突層膜連續通過，以逐漸激發膜的相鄰區域來傳導。在具髓鞘纖維中，髓鞘本身為一絕緣體，因此有髓鞘的纖維只能在蘭氏結接受刺激，因為此處軸突裸露，離子能在細胞外液與軸突細胞質間的漿膜經過；在這些具髓鞘的纖維中，動作電位從一結跳至另一結，此稱為跳躍傳導（saltatory conduction），這就是有髓鞘比無髓鞘神經纖維傳得更快的機制（在大的髓鞘纖維，每秒可傳導 120 公尺，在非常小的無髓鞘纖維，每秒傳導僅 0.5 公尺而已）。. 12.

(23) 2.2. 周圍神經損傷 2.2.1. 周圍神經損傷原因神經損傷的原因可分為物理、化學、溫度、缺血等因素，而周圍神經損傷最常見的原因為外傷（trauma），包括撕裂傷、割裂傷和壓迫性的神經病變，其受傷可因擠壓、牽拉或切斷所致[24,27]。神經損傷的分類有多種方式，有依病因，也有依據神經纖維的結構與功能的改變來分類[19,21,24,26,27]。. 2.2.2. Seddon 分類法[24,29-32] Seddon 在 1943，將神經損傷分成三個不同階段：如下述. 2.2.2.1. 神經失用（neurapraxia）神經失用的意義是在連續的軸突內有局部傳導阻斷的現象，而神經的應激性仍然保存。這一型的損傷相當於在擠壓受傷後產生的急性局部去髓鞘的阻斷。傳導阻斷通常持續幾星期或幾個月，直到局部髓鞘修復。根據 Seddon 的原本分類，神經失用包括完全的運動麻痺以及少量的感覺或交感神經的功能障礙。. 2.2.2.2. 軸突斷傷（axonotmesis）軸突斷傷的意義是軸突在受傷的階層連續性的喪失，但是神經內膜仍然完整。這一型的損傷常發生於神經受擠壓或拉傷後，軸突的連續性遭受破壞，並且使軸突的遠端發生 Wallerian 退化（Wallerian degeneration）。而神經恢復功能時間的長短，取決於再生軸突再支配（reinnerveration）原來目標組織的時間。軸突斷傷後，軸突仍可沿著原本的途徑再生，並且再支配原本的目標組織，所以預後良好。. 13.

(24) 2.2.2.3. 神經斷傷神經斷傷的意義為除了軸突斷傷以外，神經幹其他連續性的部分或全部的喪失。神經幹的其他部分包括神經內膜、圍神經膜及神經外膜。神經斷傷包含了神經的斷離，神經斷傷發生後，需要手術修復，神經功能恢復的預後不佳。. 2.2.3. Sunderland 分類法 Sunderland 根據神經幹不同組織的病理解剖，做了更詳細的分類 [24,33,34]. 。Sunderland 將神經損傷分為五個階段，第一型與第二型相當. 於 Seddon 的神經失用與軸突斷傷。Sunderland 將嚴重的神經損傷，依據個別結締組織的連續與否再細分三型。第三型為軸突與神經內膜的喪失，但是圍神經膜仍然完整，其會產生 Wallerian 退化及神經束的紊亂；第四型是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。. 2.2.4. 神經元受傷後之變化由於創傷、血液供應受阻、或疾病對神經細胞體的嚴重傷害，均可引起神經元的全部退化[7,12,24]。假如神經細胞的軸突被斷傷後，其退化性變化將發生於：1.受傷害遠端之軸突部分；2.受傷害近斷之軸突部分；3.細胞體。. 2.2.4.1. 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）。第一天，軸突腫大且不規則，在第三或第四天後軸突變成碎片，殘片會被 Schwann 細胞和組織巨噬細胞消化 [35]. ，全部的軸突將在一星期內被完全破壞。同時，髓鞘慢慢被破壞，脂質微粒在 Schwann 細胞質內出現。. 隨後，微粒從 Schwann 細胞釋出，再被組織巨噬細胞吞噬。Schwann 14.

(25) 細胞從此時間開始快速成長，並在基底膜內成平行索狀排列。假如受傷的神經沒有修復，軸突和 Schwann 細胞將被局部纖維母細胞產生的纖維組織所取代。. 2.2.4.2. 受傷害近斷之軸突部分在軸突近節中的變化和遠節發生的情況相似，但此變化僅蔓延到軸突被破壞處的最近一個蘭氏結處。. 2.2.4.3. 細胞體軸突受傷後，發生於細胞體的變化，叫做逆行性退化（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，Nissl 物質會變細呈顆粒狀，分散至整個細胞質，此稱為色素溶解（chromatolysis）。色素溶解開始於軸突阜，然後遍於整個細胞體。此外，細胞核從中央位置移至細胞的周圍，細胞體腫大變圓，若受傷處愈接近細胞體，則色素溶解與細胞脹大的程度愈大。在一些神經元中，靠近細胞體軸突的損傷可能導致神經元的死亡；另一方面，傷及最遠端的軸突對細胞體來說，可能沒有造成傷害。. 2.2.5. 神經元受傷後之復原與逆行性退化的快速發生相較，神經細胞體的復原和修復可能需要幾個月的時間。. 2.2.5.1. 細胞體的復原核仁向細胞核周圍移動，多脢小體於細胞質中聚集重現。這顯示 RNA 和蛋白質的合成正加速進行，其他組織的復原包括了 Nissl 物質的重建，細胞體腫脹的減少，細胞核回到它的中央區域等。. 15.

(26) 2.2.5.2. 軸突的重建在周圍神經中，軸突的重建和正常功能的恢復決定於下列因素： ①若壓傷神經軸突被分開，血液供應受阻，但內神經鞘保持完整，重建過程可能非常滿意。 ②在完全切斷的神經中，恢復的機會較少，因為來自近端處的重建神經纖維和遠端的纖維不易接合。 ③假如在完全切斷的神經近端和遠端的距離大於數毫米時，或神經斷端間倍增生的纖維組織或相鄰肌肉填滿，則恢復機會很小。若再生的軸突芽離開周圍的結締組織，則易形成斑狀團塊或神經瘤。在這些例子中，若於神經修護的早期，小心地利用外科方法使切斷的兩段端相互靠近，對於神經功能的恢復有很大的助益。 ④當混合性神經（含有感覺、運動和自主纖維）完全被切斷，完整恢復的機會較被切斷之單獨的感覺或運動神經來得小。 ⑤若有傷口感染，將嚴重影響神經重建的過程。假如被切斷神經之近端和遠端處緊密縫合修復，將發生下列的重建過程：首先 Schwann 細胞進行有絲分裂，並填滿近端處神經內管中的空間。此細胞分裂可能發生至下一個蘭氏結，也可能遠及遠端的作用器官。當小的神經缺口存在於斷端時，分裂中的 Schwann 細胞形成一些索帶狀於此缺口之間。每個近端軸突終點會產生很多細胞芽或有球狀頂部的纖絲。這些纖絲沿著 Schwann 細胞間的裂縫前進，穿過近端和遠端神經處的間隔，向遠端生長並和 Schwann 細胞接觸。明顯地，來自很多不同軸突的纖維可能進入一個內神經管中。然而，只有一個纖絲會繼續存在，其他的將退化。當此一纖維進入遠端神經後，將重新活化感覺或運動作用器官。一旦軸突到達末端器官時，相鄰的 Schwann 細胞開始覆蓋此軸突並形成髓鞘。此過程在原來病變的地方開始，並向遠端擴展。藉此，蘭氏結逐漸形成。軸突到達適當的作用器官需要幾個月，視神經傷害的位置而定。軸突生長的速率約每天 2~4 mm。然而必須考慮當軸突穿過受傷 16.

(27) 的位置時，再生速度會有些延遲，約每天 1.5 mm。又再生的軸突纖維直徑至多能到達原有直徑的 80%。因此，再生軸突的傳導速率勢必無法達到和原來軸突一樣的程度。. 2.3. 周圍神經傷害的修復 2.3.1. 各種神經修補技術神經斷傷後所形成的間距，影響了神經的再生與預後。所以周圍神經斷裂時，神經斷裂的間距是選用何種神經接合術時最重要的考慮因素。就目前而言，神經因外傷或其他原因造成截斷後有以下四種修補技術：. 2.3.1.1. 截斷直接縫合截斷直接縫合，又叫做神經外膜修復（epineurial repair）。手術前，先將兩斷端做一清創，使有一平整面，以利於手術之進行[36]。之後，於高倍鏡下，將兩斷端神經之外膜及血管對齊，最後以縫線穿過兩斷端之神經外膜，並將之縫合。須注意的是，由於手術後數日內斷端會水腫，所以縫合時，兩斷端的縫線不可過緊。此種手術適合於斷裂長度少於數毫米之神經缺損，它的優點是手術過程簡單，且手術時不會對神經造成嚴重的傷害，缺點是不能保證神經幹內的神經束能完全正確吻合[37]。. 2.3.1.2. 神經束縫合此一修補術的正確名稱為“神經束群縫合＂（group fascicular repair）[38]。其方法亦在高倍鏡下，將神經幹內之神經束群相互分離。之後，將兩斷端近之神經外膜移除，在以 9-0 或 10-0 縫線將兩斷端相對應之神經束群於圍神經膜處縫合。此手術僅適用於斷裂長度少於數毫米之神經損傷。它的優點如下：1.使相對應之神經束群能較正確地吻合。2.由於手術時移除部份神經外膜，等於去除了術後會起反應 17.

(28) 的結締組織，對術後神經的復原可能有所幫助。而它的缺點如下：1. 由於移除神經外膜與分離神經束群，此過程可能導致相當程度的組織外傷，包括了血管受傷及術後水腫。2.由於縫合時，針線穿入圍神經膜，可能導致神經束內之內含物部分脫出及神經束內之環境延遲恢復。. 2.3.1.3. 神經移植最常被使用的移植來源是腓神經（sural nerve），因為它有較適合的厚度及在兩側下肢可取得較多的長度。同時此神經內含的神經束，從單一神經束至多重神經束均有，且其分支相當少，故最適合神經移植[39]。手術時，先將兩斷端的神經瘤及斷端間的疤痕組織移除，經由顯微手術，將兩斷端附近之神經外膜移除，之後將兩斷端之神經束群分離，最後將一植入的神經兩端之神經束群與原斷端之神經束相逢合（此即為 interfascicular nerve graft）；須注意的是，由於神經移植的縫合處幾乎不能承受任何張力，所以縫合時僅能以非常細的線，如 10-0 nylon，縫 1~2 針，使斷端保持接合狀態即可[40]。有時，在遠處縫合端會有疤痕組織形成，而阻礙神經的再生，若此現象於二至三個月內未改善，則此處必須手術在重新接合一次[41]。神經移植手術適用於較長的神經間隙缺損。它的優點是有良好的預後率且避免了免疫反應。而它的缺點是神經移植段取得的來源十分困難，同時在取得神經移植段時可能導致其他部位功能的損壞。. 2.3.1.4. 神經管接合是將神經兩斷端置於一圓管的兩端，並利用此圓管來導引及支持再生神經纖維成長。它亦適用於較長的神經間隙損傷，當移植神經的取得有困難時，亦可考慮此方法，同時此法無導致其他部位功能缺損之缺點。. 18.

(29) 2.3.2. 以神經管接合術為實驗之模式在神經再生實驗中，神經管接合術是一種被廣泛使用的實驗模式。它可排除許多影響神經再生的外在因素，使得研究者可以較單純地探討神經斷傷後的變化，而各類的研究都以增進神經再生為主要的研究方向[24]。. 2.3.2.1. 神經管材料之選擇許多生物和合成材料已經被研發製成神經管，而理想的神經管必需具備下列之特性[4]： ①良好的生物適應性 ②薄且具彈性 ③透明 ④可抑制纖維細胞和結締組織在受傷神經周圍的增生 ⑤能促進神經復原和再生近年來被用來作為神經管的材料，常見的有以下幾種：（1）動、靜脈：就源自於生物的材料而言，動物體內的動、靜脈在早期是最常被應用的[42]。這些材料雖是可接受的，但和人工合成的材料相較，並無特殊的優越性[4]。（2）金屬製神經管：和純生物材料相較，金屬製的人工合成神經管如 tantalum[43]和不鏽鋼[44]，雖會造成較少的組織反應，但由於金屬的堅硬及不透明等特性，易造成植入的困難[4]。（3）生物材料：具有多孔的神經管如 Millipore，是由高生物適應性的聚酯纖維所製成[45]。這種材料有諸多特性，如對細胞外液具有通透性且可防止再生神經纖維分支的形成。但是由於 Millipore 本身極易碎裂且易鈣化，所以它在生物體內可能會被快速降解，最後導致神經瘤產生[4]。可被分解的生物材料，如聚酯聚合物、乙二醇和乳酸的聚合物所製成的神經管也已試用於動物實驗中[46,47]。研究顯示，在軸突長入遠端後，這些可被分解的材料能被動物體再吸收，此種結果意味著植入體內可分解的神經管或許能提供受損神經再生的理想環 19.

(30) 境。但是由於此種材料可能在體內被太早分解且分解後的物質會引發局部組織纖維化，而可能妨礙了神經的再生[48]。（4）人造聚合物：由丙烯酸聚合物（acrylic copolymer）製成的半滲透管也已成功地被用來輔助神經的再生。這種具通透性的材料能使神經外的生長因子進入管內。但是證據也顯示此種半滲透管（能允許分子量小於 50000 的分子進入），會因細胞外基質，如膠原蛋白液的填充而阻礙了神經的再生[49]。（5）矽膠管（silicone tube）：在生物體內不可分解的材料中，矽膠是在被製造成神經管中最被接受的材料之一，不僅是因它的穩定性，例如：矽膠製神經管在植入三年之後的人體實驗中並沒有產生嚴重的排斥作用[1]，更因它具有以下的特性： ①矽膠是不可通透的，它能提供再生神經單純生長的環境。因此唯一能影響神經再生的生化因子即是管內的細胞、液體、和促進神經生長的物質。 ②矽膠管提供了良好的架橋，使再生的神經纖維能朝神經遠斷端的方向生長。 ③由於矽膠的不可吸收性，使矽膠管能提供再生神經連續的支持力。. 2.3.2.2. 神經間距神經斷傷後，神經兩斷端的間距愈大，神經再生就愈困難。在神經管的實驗中，單純使用神經管，則大鼠完整的再生軸突可以通過 10 mm 的間距，這個間距許多學者稱為關鍵性的間距（critical gap length）。一旦神經兩斷端的間距超過此間距，再生的軸突就很難通過神經管，但是加入其他影響神經再生的因素後，此情況可改變[24,50,51]。. 2.3.2.3. 促進神經再生的物質在神經管中添加刺激神經再生的物質，會使再生之周邊神經在較短的時間內跨過間距，而到達遠斷端。這些物質包括（1）神經生長因子（nerve growth factor, NGF）（2）膠原蛋白（collagen）（3）laminin 20.

(31) 及 fibronectin 的混合物（4）明膠（gelatin）. 2.3.2.3.1. 神經生長因子（nerve growth factor, NGF）神經生長因子乃是一種神經營養因子（neurotrophic factor），是一類能夠促進神經元正常生長、生存、分化，並維持其生理和生化功能的化學因子。這類因子的異常、缺乏或不足，均可導致神經系統某些疾病的發生，或神經系統的退行性變化，以及神經系統損傷後神經組織修復和再生的失敗。自四十多年前神經生長因子（nerve growth factor, NGF）發現後，又陸續發現了一大批類似的多肽因子，如捷狀神經營養因子（ciliary neurotrophic factor, CNTF）、腦源性神經營養因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）、神經營養因子-3 （neurotrophin-3, NT-3）、膠質細胞源性神經營養因子（glia-derived neurotrophic factor, GDNF）等等。一些傳統的細胞生長調節因子（platelet-derived growth factor, PDGF），胰島素樣生長因子（insulin-like growgh factor, IGF）等也具有維持神經元存活或其突起生長的效應，是神生長因子的相關家族。[52] 神經生長因子（nerve growth factor, NGF）的來源之一是成年公鼠的下顎下腺（submandibular gland）。它的生物活性主要存在於具 26 kDa 的 β dimer。雖然稱為神經生長因子，但 NGF 實際不是一種真正意義上的生長因子，它不會引起神經元或它們前體細胞的有絲分裂 [53]. 。但 NGF 和其他神經營養因子可明顯地影響神經元的存活、型態. 和生物學性質[52]。 NGF 的信號傳導：其通過結合到神經元兩類跨膜受體而產生生物效應，這兩類受體分別是高親合性的 Trk 受體和低親合性的 p75 受體。與受體結合後可引發 ras 基因（ras 蛋白是種分子量為 21kDa、可與 GTP 結合的磷蛋白，主要存在於大多數真核細胞）的轉錄。由 Trk A 受體激活的 ras 瀑布反應如圖 2.4a 所示。另外，ras 與 GTP 結合狀態，可將 raf 激酶從胞漿吸引到漿膜。一但到達漿膜，raf 激酶即被激活病磷酸化 MEK（MAPK/ERK kinase）蛋白激酶的絲氨酸殘基，從而激活 MEK。激活的 MEK 將磷酸化另一蛋白激酶 ERK 的蘇氨酸和酪氨酸殘基，將 ERK 激活。進而磷酸化多種細胞蛋白，並進入細胞 21.

(32) 核，作用於轉錄因子而改變特異蛋白 mRNA 合成的速率。（圖 2.4b） NGF 對 PC12 細胞的作用機轉亦是通過此機轉。[52] 在體外實驗中，NGF 不僅是神經存活因子，它亦能促進神經的再生和特定功能的表現[53]。研究顯示，大鼠完整的坐骨神經內亦含有少量的 NGF，將此神經截斷後，在兩斷端的 NGF 含量會上升十五倍之多[54]。當交感神經被截斷後，以 NGF 在局部或在交感神經節附近做治療，發現能防止神經體的腫脹和其內核的變化[55]。NGF 亦能影響神經生長方向，在體外實驗中發現，神經會朝向 NGF 含量多的部位生長[56]。在動物實驗中亦發現，若將 NGF 注入大鼠的延腦內，交感神經元會朝著 NGF 注入的方向生長[57]。Bu 等在 1999 年以 12 mm 長的矽膠管中內填 NGF，增強兔子下齒槽神經的再生與感覺功能的恢復[58]。吳等於 2001 年將大鼠坐骨神經截斷，以含 collagen 和 NGF 之矽膠管對截斷神經部分做一接合，六週後，發現再生神經順利跨過 15 mm 間距，且再生神經與他組比較最為成熟[59]。. 22.

(33) 圖 2.4 a：連接 Trk 受體激活與 ras 蛋白-GTP/GDP 轉換的通路 b：GTP-ras 激活 raf 激酶，從而引發包括 MEK 和 ERK 在內的磷酸化瀑布反應。. 2.3.2.3.2. 膠原蛋白（collagen）膠原蛋白為重要的細胞外基質蛋白質，它的主要功能為使各種脊椎動物的結締組織維持其正常結構和功能。Madison 等在 1988 年使用含膠原蛋白之矽膠管對截斷神經做一接合，成功地使再生神經於 4~16 週內跨越 20 mm 的間距[60]。Yannas 等亦於 1985 年將大鼠坐骨神經截斷，以含有膠原蛋白之矽膠管對截斷神經做一接合，發現再生神經能順利穿越 15 mm 間距[61]。Chen 等在 2000 年使用內填膠原蛋白及 laminin 及 fibronectin 等膠質之矽膠管對截斷神經做一接合，其 23.

(34) 中，實驗組在 6 週內跨越 10 mm 艱鉅的比率達 90%，而空管組的比率僅 60%[62]。 Laminin 及 fibronectin 的混合物細胞附著分子 laminin 是醣蛋白（glycoprotein）的一種，在體外實驗中，它有明顯促進和支持神經生長的作用[63]。Laminin 在周圍神經中非常豐富，它可由 Schwann 細胞體外培養而得到[64]。它亦是基底膜（如 Schwann 細胞和內皮細胞）的一種主要成分。當 Schwann 細胞的活性愈大時，laminin 的成分亦愈多。而 fibronectin 亦和髓鞘的生成有關。在神經移植的第二週，fibronectin 能提供細胞移行和血管芽發生所需的物質。Woolley 和 Bailey 在 1990 及 1993 年成功地使用內含 fibronectin 和 laminin 混合物的矽膠管來接合截斷的大鼠坐骨神經，分別經過六週和四個月的時間，使再生神經穿越 18 mm 的間距[65]。. 2.3.2.3.3. 明膠（gelatin）明膠的製備需破壞膠原的二級結構，其提煉的方法，主要有三個步驟：第一，由原始材料中去除非膠原的成分。第二，將純化的膠原轉化成明膠。第三，去除水分。至於醫藥及研究使用的明膠通常是經由酸處理法提煉的，並在製造過程中已除去抗原性成分，而且明膠是較低階結構的蛋白，所以在應用上可降低其排斥性。又因純化且符合醫藥級要求的明膠，其價格比膠原蛋白便宜很多[66]，所以常用以替代膠原蛋白。Brown 等在 1996 年以 PGA（polyglycolic acid）導管，內填明膠，用以修復兔子後腿周邊神經 3 公分長的神經損傷[67]。. 2.3.2.4. Schwann 細胞因為 Schwann 細胞在神經再生的過程中，扮演著極重要的角色，所以有不少實驗將 Schwann 細胞放入神經管中，以促進神經再生[68-71]。. 24.

(35) 2.3.2.5. 電刺激研究顯示，物理刺激同樣也能促進神經再生，如電刺激、特殊電磁波刺激、或雷射等[72-77]。. 2.3.3. 矽膠管內神經再生之細胞學變化以大鼠坐骨神經被截斷後，其兩端被縫入矽膠空管而形成一 10 mm 神經間距之例子來看，於矽膠管內神經再生的典型細胞學變化如下：. 2.3.3.1. 體液堆積（fluid accumulation）接合後一天內，矽膠管內立即充滿了淡黃棕色液體，此液體內含有血清及其他細胞體液[50]。研究顯示，此液體含有數種成分，例如： laminin, fibronectin 及神經營養因子，而這些物質能對體外培養的神經元產生促進生長的作用[78]。Williams 等（1983）在為期四週的實驗顯示，管內液體在整個實驗期中均能圍繞著再生的神經組織[3]。. 2.3.3.2. 纖維橋的形成（fibrin bridge）接合後一週內，易碎的纖維橋（含 fibroblast, fibronectin, leukocyte, erythrocyte）逐漸在管內形成，它沿著管的中軸移動，之後將兩斷端接合起來[4]。Williams 等（1987）也指出，接合後一週，再生神經是由 fibrin matrices 所組成，其中包含了 mast cell 和紅血球等[3]。此纖維橋提供了陸續遷入的 fibroblast、Schwann 細胞及軸突一個良好的骨架。接合後十四天，經染色後的纖維橋，可見非常細絲狀的 laminin 和 fibronectin（1 μm 厚）[78]。纖維橋的中段通常是狹窄的，纖維橋在神經再生的初期（一週內）比其他時間而言有較大的截面積[3]。. 25.

(36) 2.3.3.3. 纖維母細胞移行（fibroblast migration）接合後第七天，纖維母細胞增生且開始從兩斷端進入纖維橋，這些纖維母細胞外觀上呈現長條形，缺少基底膜，內部是明顯擴張的粗內質網[3,79]。一旦纖維母細胞進入纖維橋，這些細胞會在矽膠管內形成一向心形狀的細胞層，包圍著兩斷端。之後，這些細胞會由斷端進入纖維橋的核心區[3]。十四天後，數層向心狀排列的纖維母細胞已圍繞著纖維橋的核心區[4]。. 2.3.3.4. Schwann 細胞移行（Schwann cell migration）當以 Toluidine blue 染色時，Schwann 細胞可以看到具有中密度的細胞質和一個卵圓形、極白的細胞核[80]。Schwann 細胞的增生和遷移在神經接合後的一週是較明顯的，這個現象則與再生神經中 Schwann 細胞的 mitogenic factor 有關[4]。Schwann 細胞自兩斷端進入纖維橋，它的基底膜提供了再生軸突吸附及生長的基質[3,60]。Bailey 等（1993）已成功地運用 laminin 和 fibronectin 的複合物，使 Schwann 細胞能較快速地遷移至再生神經節段，而促進軸突的再生[65]。. 2.3.3.5. 血管芽的形成（vascular sprout）血管細胞在神經軸突生長的環境上，扮演舉足輕重的角色。血管芽在接合後兩週，自兩斷端處長出，血管的移行經常在 Schwann 細胞和 fibroblast 之後。血管可以在再生神經的邊緣和中央處被發現 [79]. 。Williams 等（1990）觀察到，接合後四週，整條再生神經（10 mm）. 均可看到血管的存在[3]。Jenq 與 Coggeshall 等（1987）發現，接合後八週，在矽膠管內再生神經的血管數與血管大小（平均血管數 143，最大直徑 100 μm），和正常坐骨神經的血管（平均血管數 48，最大直徑 70 μm）比較，有增加的趨勢[79]。Danielsen 等（1987）則發現生長促進物質，例如 rat amnion membrane matrix（rAMM）會促進矽膠管內再生神經近端的血管數增加（和接合後十六日的對照組比較）[80]。. 26.

(37) 2.3.3.6. 再生單元和 Schwann 細胞柱（regeneration units and Schwann cell columns） Williams 等（1987）以矽膠管修補被截斷之大鼠坐骨神經（10 mm gap），發現在接合後兩週，距近斷端 1~5 mm 處，Schwann 細胞聚集在一起，圍繞在再生之無髓鞘軸突的周圍[3]。這些軸突和 Schwann 細胞的聚集體也可以在類似的神經管接合術中出現，這些聚集體被稱做 “再生單元＂. [81]. 。. Williams 等也發現神經管接合術中許多細胞聚集在遠斷端 1~3 mm 處的矽膠管內，這些來自遠斷端的聚合物稱為“Schwann 細胞柱＂。當組織以 Toluidine blue 染色時，可見蒼白的 Schwann 細胞核 [3]. 。這些 Schwann 細胞柱通常有數個細胞厚，它們的特徵是擁有基底. 膜，以及在細胞質內有許多的細長絲狀纖維。當來自近端的再生軸突和遠端的 Schwann 細胞柱接觸後， Schwann 細胞柱會引導再生軸突往遠端生長，Williams 等在 1983 年曾發現，再生過程的第四週時，位於再生神經遠斷端附近的 Schwann 細胞柱會被再生單元所取代，意味著來自近端的軸突成功地進入神經的遠斷端[3]。. 2.3.3.7. 髓鞘化（myelination）周圍神經的髓鞘是由 Schwann 細胞所形成。最早期的髓鞘化約在接合後三星期發生，此時在再生神經的近端可見軸突（約 0.1 μm 厚）和薄且緊密的髓鞘[4]。Le Beau 等在 1988 年的實驗發現，隨著接合後時間的增長，髓鞘的厚度變得愈厚（術後 42 天，髓鞘厚度 0.37 μm，術後 435 天，髓鞘厚度 0.57 μm）[50]。然而，經由再生過程產生的髓鞘，和正常神經的髓鞘比較起來，通常是較薄的。儘管如此，電生理的研究顯示，經矽膠管再生的神經之持續興奮期和不反應期，和正常的神經相較起來是一樣的[82,83]。. 27.

(38) 2.3.4. 大鼠嗜鉻細胞瘤株 PC12 PC12 細胞是從可移植的大鼠嗜鉻細胞瘤培養而來，其原發腫瘤是由新英格蘭 Deaconess 醫院（NEDH）大鼠種系經誘變產生。PC12 細胞具有嗜鉻細胞瘤和腎上腺嗜鉻細胞相關的表型，能合成、儲存並釋放適量的兒茶酚胺（主要是多巴胺和去甲腎上腺素，及無法檢測到的腎上腺素）。因此，PC12 細胞成為研究有關神經細胞分化和功能的一種模型。一般情況下，PC12 細胞神經纖維的產生相對較為緩慢，在 NGF 處理後數天才開始出現突起，大多數細胞在約一星期左右形成神經纖維，且平均以大約 50 μm/day 的速率延伸，持續至少 10 天。在處理的過程中，神經纖維的維持需要有 NGF 的持續存在，當 NGF 撤除後，神經纖維將發生退化，而且細胞將在數天內重新開始增殖，但通常培養一天後開始退化，大多數細胞在一周內死亡。[52] 雖然 PC12 細胞是一種很好的研究工具，並已得到廣泛應用，但其仍有侷限性。它們不能接受或形成真正的突觸系統，而且它與神經元不同，即使在 NGF 處理後仍可繼續合成 DNA。另一個問題是，PC12 細胞可能發生自發性和繼發性突變，長期的培養可能出現明顯不同於野生型的細胞，而導致感興趣的表型喪失，而且在不同的實驗室，該細胞株可能出現明顯不同的細胞亞群[52]。在實驗室植盤時，細胞密度須注意。若密度太低，細胞的存活不良；若密度太高，神經纖維的生長受到抑制。且細胞因具有凝聚性，植盤時需將其打散再植盤，否則聚集在中間的細胞會出現壞死現象。. 2.4. 神經損傷的中醫觀點 2.4.1. 神經系統在中醫學中的定位神經系統是近代生物醫學中的名詞，在中醫的基礎理論中並沒有神經系統此一名詞。但有關神經系統的宏觀知識，早有所論述，然名詞定位不同。 28.

(39) 從中醫的經典『黃帝內經』，一本對後世中醫理論發展具有舉足輕重地位的經典，在其內容中可以得知早在先秦兩漢時代，早已有解剖的概念，如『靈樞․經水』：「若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而視之，其藏之堅脆，府之大小，榖之多少，脈之長短，血之清濁，氣之多少，十二經之多血少氣，與其少血多氣，與其皆少血氣，皆有大數。」『素問․陰陽應象大論』：「帝曰：余聞上古聖人，論理人形，列別藏府，端絡經脈，會通六合，各從其經。氣穴所發，各有處名。谿谷属骨，接有所起。分部逆從，各有條理。四時陰陽，盡有經紀。內外之應，皆有表里。其信然乎？」『靈樞․ 經水』：「黃帝曰：夫經脈之大小，血之多少，膚之厚薄，肉之堅脆，及膕之大小，可為量度乎？崎伯答曰：其可為量度者，取其中度也，不甚脫肉而血氣不衰也，若夫度之人痟瘦而形肉脫者，惡可以量度刺乎」[84]。而其中與神經系統型態與功能的論述，可從以下四點中發現 [85]. ：. 2.4.1.1. 腦髓在顱腔與椎管中的中樞神經系統，在『靈樞․海論篇』與『靈樞․經脈篇』中稱之為腦髓。在內經中認為人體有四大“海＂，「人有髓海，有血海，有氣海，有水谷之海」。其中「腦為髓之海」「諸髓者，皆屬於腦」。腦與髓的來源與相互關係：腦髓在中醫中佔有極重要的地位。『靈樞』：「人始生，先成精，精成而腦髓生。」可見腦與髓都來源於先天之精。在『素問』中有腎藏精的論述，認為「腎生骨髓」。腎之所以能生骨髓，有賴於腎氣旺盛，精液充滿。而精之來源又靠後天的水谷所化。因此，『靈樞』說：「五谷之精液，和合而為膏者，內滲於骨空，補益腦髓」。可見得中醫當時把顱腔與椎管中的腦脊髓與長骨骨腔中的骨髓，合稱為之髓。腦與髓的功能：『素問』：「髓者，骨之充也」。『素問․痿論』：「骨格而髓減，發為骨痿」此說明如果骨髓充足，能夠促進骨骼強壯；骨髓不足，便不利於骨骼的生成。此外，『素問』：「頭者，精明之府」、 29.

(40) 『靈樞』：「髓海有餘，則輕勁多力，自過其度；髓海不足，則腦轉耳鳴，脛痠眩冒，目無所見，懈怠安臥」，此段古文即說明腦之功能。腦與諸脈的關係：『靈樞』：「十二經脈，三百六十五絡，其血氣皆上于面而走空竅」在中醫的觀念認為諸脈皆通於腦。所謂諸脈應該存在於周圍神經的內涵。當時的中醫，並無將血管及神經分開認識，因此，「諸脈皆通於腦」，涵蓋著中樞神經系統與周圍神經系統的思想。在其他古籍中亦有此思想，如：『千金方』：「頭者諸陽之會也」、『針灸大成』進一步明確指出：「首者諸陽之會，百脈之宗，……百脈之皆歸於頭」。在此可以看出中醫體會中樞與周圍神經系統相互關係之思路。. 2.4.1.2. 藏府中醫十分重視臟腑的功能，臟腑是新陳代謝，維持生命活動的主要器官。因此，中醫把人的精神活動、某些神經系統的功能直接寄寓於臟腑，『素問』：「人有五臟化五氣，以生喜、怒、思、憂、恐」。心：中醫認為「心為君主之官」，「心主神明」，「心者，五臟六腑之大主也，精神之所舍也」其大意內含著大腦的思維及意識功能。肝：「肝者，將軍之官，謀慮出焉」，此亦涵蓋大腦中思維反應。另外，「肝主疏泄」，肝的情志反應為「怒」，即肝氣的疏泄正常與否與人之精神狀況亦有關，如：肝氣過亢，可表現出易怒、急躁、失眠多夢、頭暈目眩等症狀。膽：『素問』：「膽者，中正之官，決斷出焉」，亦顯示出膽之臟象與大腦思維相關。腎：『素問』：「腎為作強之官，伎巧出焉」伎巧是指意識思維精巧的意思。亦與大腦思維相關。另外，『素問』：「心藏神，肺藏魄，肝藏魂，肺藏意，腎藏志」及「心在志為喜，肺在志為憂，肝在志為怒，脾在志為思，腎在志為恐」。在在說明臟腑涵蓋神經之部分功能。. 30.

(41) 2.4.1.3. 經絡經絡的實質是什麼，至今仍是個謎。但是從文獻及臨床研究上顯示，經絡與神經有密切關係。或者應該說經絡的概念中包含了神經系統。在陳太羲教授「穴樹」[86]理論中亦提及經絡的概念中涵蓋了神經系統的概念。『素問』：「夫邪客大絡者，左注右，右注左，上下左右與經相干，而布於四末，其氣無常處，不入於經俞」、『靈樞․海論』：「夫十二經脈者，內屬於臟腑，外絡於肢節」、『素問․本藏』：「經脈者，所以行血氣而榮陰陽，濡筋骨，利關節者也」[84]此經絡的概念正和涵蓋了周圍神經的分布與功能。另外，「諸脈皆通于腦」的概念在一定的程度上亦反映了周圍神經與中樞神經的聯繫關係。近代學者對經脈與周圍神經的關聯性，作了更詳細的描述。劉氏：經脈深在體內，出入於臟腑筋骨肌肉之間，遍布於全身上下，頭面四肢[87]。而陳氏更依據上下肢十二經脈特定的分布方位，將其皮下存在的血管與神經束繪製成圖譜，並用現代解剖學說明其實質[86]。莊氏：中醫所指之腦髓為今之中樞神經系統，包括大腦、間腦、中腦、小腦、延髓及脊髓等；經脈，即今之周圍循環系統及周邊神經系統。因此，周圍神經可視為經脈的一部分，出入於臟腑筋骨肌肉之間，遍布於全身上下與頭面四肢。以上三個方面所包含的神經系統功能的概念，雖然無法與西方解剖概念上一對一的相對應，但中醫的整體思維結構涵蓋西醫之神經解剖功能是不爭的事實。. 2.4.2. 周圍神經斷傷與相關之中醫病證就傳統中醫的觀點，周圍神經的損傷，大都包含於中醫骨傷科的病證中。傳統中醫並無周圍神經這個名詞，但神經損傷的症狀，卻在很多病證的描述中出現。神經斷傷在中醫的病證中，可屬於金瘡、骨折、脫位、傷筋等範疇。中醫對各種“斷＂的病證，常用“絕＂字來表示，如脈絕、筋絕、經脈絕等。. 31.

(42) 2.4.2.1. 創傷、金瘡早在西周春秋時期，就已經有了“創傷＂的病名，如：『周禮․ 曲禮上』：「頭有創則沐，身有瘍則浴」。並且將外傷分為傷、創、折、斷四種不同的概念。皮膚損傷破裂曰“傷＂；皮膚與肌肉都裂開曰 “創＂；骨骼折斷曰“折＂；皮膚、肌肉、筋骨皆斷離曰“斷＂。『旦禮記集解』中就有「皮曰傷，肉曰創，骨曰折，骨肉皆絕曰斷」之說 [88,89]. 。對於創傷的治療，遠在唐朝以前，便有全身麻醉法配合縫合術. 治療。如：『三國志․魏書』中提及華佗以麻沸散為病患去除死骨的論述。『太平廣記』引『玉堂閒話』曰：「飲以乳香酒數升，則懵然無知，以利刀開其晦縫」。『諸病源候論․金瘡傷筋斷骨候』及『千金要方』中都有關於縫合術的記載，另外，內容中更提及對新瘡口之骨折先行整復之術後，再行清創縫合術，縫合時需層次對齊，鬆緊適當，以恢復到正常解剖位置。此記載較其他國家早了十一個世紀之久。金瘡亦屬於創傷的範疇。古文獻對於金創討論較為完整。諸如『金匱要略』、『諸病源後論』、『仙授理傷續斷秘方』、『太平聖惠方』、『聖濟總錄』、『世醫得效方』、『外科正宗』、『外科大成』、『正骨心法』、……等等，對其病因、病症、診斷、治療、及預後等均有詳細論述。其記載如『諸病源候論․金瘡腸斷候』：「夫金瘡腸斷者，視病深淺，各有死生。腸一頭見者，不可連也。若腹痛短氣，不得飲食者，大腸一日半死，小腸三日死。腸兩頭見者。可速續之。先以針縷如法，連續斷腸，便取雞血塗其際，勿令氣泄，即推內之」。此為論述金瘡腸子斷裂的症狀及預後，以及將腸兩斷端用縫合術縫合。另外在『諸病源候論․金瘡筋緊相引痛不得屈伸候』：「夫金瘡使傷之時，半傷其筋，榮衛不痛，其瘡雖癒合，後仍令痹不仁也。若被瘡截斷諸解、身軀、肘中、及腕、膝、髀若踝際，亦可連續，須急及熱其血氣未寒，碎骨便更逢連，其愈後直不屈伸。」巢氏體認金瘡癒合後仍有許多後遺症，此些後遺症與周圍神經損傷後的神經症狀相關。. 32.

(43) 2.4.2.2. 骨折、脫位骨折的概念與治療在中醫骨傷科治療學上佔有相當重要地位。遠在甲骨文中便已有“疾骨＂、“疾脛＂、“疾肘＂等病名。另外，『周禮․天官』記載了“折瘍＂；『靈樞․邪氣臟腑病形篇』記載了 “折脊＂；漢代馬王堆醫書『陰陽脈死候』也記載了“折骨＂。“骨折＂此一病名出自於唐代『外臺祕要』[92]。就神經而言，骨折亦可能併發神經損傷或斷傷。脫位，骨稱脫骱，又名脫臼，即關節失了正常的連接。『故堂疏義』曰：「跌體者，謂骨節錯跌，失於常處」。脫位大多為跌壓等外力所致，其他如風寒濕邪侵襲及肝腎虛衰，也可導致關節脫位。唐朝『仙授理傷續斷秘方』，首先描述了肩關脫位及髖關節脫位，其各有前後脫位兩大類型，名曰“出臼＂，並詳細記載了診斷、鑑別、整復等治療方法，就世界醫學發展史來看，較其他國家早了數百年。而脫位也可併發周圍神經損傷。. 2.4.2.3. 傷筋 “筋＂一詞最早出現『足臂十一脈灸經』該書提及「臂少陰溫（脈）循筋下兼（廉）……」。在『內經』對筋的論述更多，如『靈樞․經脈』：「筋為剛」。『素問․痿論』：「宗筋主束骨而利關節也」。『素問․五臟生成論』：「諸筋者，皆屬於節」。從歷代中醫文獻的記載以及長期的臨床實踐中，可發現“筋＂可從兩方面認識：其一事狹義的 “筋＂，指的是肌肉以及其延伸的部分，包括附著於骨的肌腱、韌帶與筋膜等。其二是廣義的“筋＂，其所指的是筋絡、筋膜、筋腱、肌肉及軟骨的總稱，即人體骨骼周圍的皮膚、皮下組織、肌腱、筋膜、關節囊、滑液囊、韌帶、腱鞘、血管、周圍神經、椎間盤、關節軟骨盤等軟組織[88]。『內經』雖然把一些軟組織稱為“筋＂，除此以外還有“筋膜＂、“經筋＂、“宗筋＂等名稱，但一樣統稱為“筋＂。在『靈樞 ․經筋』稱為十二經筋，其行走路線與周圍神經循行路線相似，但非 33.