缓慢牵伸肢体延长周围神经损害自然修复过程的组织学研究
缓慢牵伸肢体延长周围神经损害自然修复过程的组织学研究
范少地 许建中 李起鸿 钟桂午
摘 要 目的：观察缓慢牵伸肢体延长后周围神经损伤的自然修复过程及结局。方法：52只日本大耳白兔胫骨延长至40%后停止延长再分别继续观察2周、4周、8周，观察各时相延长区胫后神经组织学改变。结果：延长40%时，可见广泛的节段性脱髓鞘，朗飞氏结区增宽，且主要发生于大的有髓神经纤维。电镜下可见髓鞘呈双环状，空泡状改变及环形小体形成压迫轴突。并可见新形成的髓鞘。停止延长后随着时间的延长，这种改变逐渐修复。至8周时基本恢复正常。结论：缓慢牵伸下肢延长过程中周围神经的损害是可逆的，并可在短期内修复。
关键词：肢体延长；胫后神经；组织学；兔
, 百拇医药
Ilizarov技术进行下肢缓慢牵伸延长得到广泛的临床应用〔1〕，但是在缓慢牵伸过程中的神经亚临床损害广泛存在〔2～5〕。作者在观察了肢体延长过程中神经亚临床损害的基础上进一步探讨这种亚临床损害的自然修复过程和结局。
1 材料和方法
1.1 动物与分组
选 用体重2.0～2.5kg的日本大耳白兔52只，雌雄不拘，随机分为骨延长率为40%，停止延长后2周、4周、8周4组，每组13只，一侧后肢行胫骨截骨延长，另一侧为正常对照。动物手术同许建中[2]等肢体延长模型。
1.2 组织学检查
分别取于胫骨延长至40%，停止延长后2周、4周、8周动物延长区胫后神经，于等张条件下取材行髓鞘及轴突染色在光镜下观察，同时行非等张取材3%戊二醛固定，OSO4后固定，系列脱水、包埋后行电镜观察，每组13只。正常侧同样方法取材对照。
, 百拇医药
2 结果
正常对照组胫后神经在光镜下呈波浪状走行，Ranver's结清晰，园钝饱满并紧密接触，电镜下髓鞘为数层紧密排列的板层结构，缓慢牵伸40%时，可见迂曲的纤维被拉直，Ranver's 结广泛被拉长，有分离趋势。部分Ranver's结区髓鞘变性，吸收呈空虚的凹陷状，可见广泛的节段性脱髓鞘(图1)，部分轴突裸露，并可见脱失的髓鞘形成髓球状改变(图2)。每份标本随机取5个视野，计算病变纤维数与纤维总数的比例，平均病变率为(55±4.8)%(n=13)。电镜下粗大的纤维髓鞘变性分离呈双环状，雪旺氏细胞肿胀，大、中、小纤维均可见空泡状髓鞘变性、肿胀压迫轴突，偶而可见轴浆成份减少或消失。束膜中亦出现许多空泡，但连续性好，无髓神经纤维、毛细血管未见异常，镜下可见新形成的髓鞘包绕轴突(图3)。停止延长后2周，镜下平均纤维病变率为(21±5.6)%(n=13)。并可见髓球改变已大部份清除。电镜下髓鞘空泡样改变弥散融合而成峰窝状，小直径纤维首先恢复板层结构，髓鞘中可见退变后形成的环层小体，常压迫轴突，并可见轴突与髓鞘部分分离。停止延长后4周，光镜下仅偶见节段性脱髓鞘改变。部分Ranver's结趋向正常结构。平均病变率(8±1.8)%(n=13)。电镜下粗大的纤维髓鞘变成均质状结构，中等直径纤维的髓鞘恢复正常的板层结构。停止延长8周，光镜下Ranver's结，髓鞘与正常无明显差别，平均病变率(1±2.1)%(n=13)，电镜下，大、中、小纤维基本恢复正常结构，仅偶见髓鞘的残留退变区(图4)。采用第四军医大学统计研究室SPLM软件行方差分析各时相点组间及两两比较均有显著差异(p<0.05)。
, http://www.100md.com
3 讨论
在缓慢牵伸肢体延长过程中，神经损害最敏感的是髓鞘，且在缓慢牵伸中极具有特征性。较重的损害在电镜下表现为中层变性呈双环状，这可能是节段性髓鞘脱失的超微结构基础，变性的髓鞘脱失形成光镜下所见的髓球状改变。变性较轻的则出现空泡状改变，还可退变形成环形小体，压迫轴突。就某一根神经来说，Ranver's结是最薄弱的部位，因而在缓慢牵伸中结区被广泛拉长。在神经损害的同时，超微结构可见已形成的新髓鞘，这就说明在延长过程中，髓鞘的再生修复就已经开始，再生与损害同步进行，这也是缓慢牵伸周围神经只出现亚临床损害而不出现临床损害及在停止延长后短期内得以修复的结构基础。
国内姜保国[6]对大鼠一次性延长发现20%的延长将出现轴索的急性断裂，Ryderik[7]等以10mm/min速度延长神经，延长达38.5%时神经断裂，而我们的研究发现，1mm/天缓慢牵伸，即使延长至40%时，仍未见到轴突的断裂，轴突只是被拉直排列紧密，这是由于1mm/天的牵伸速度正好小于轴突的生长速度，牵伸过程中轴突的微损伤得以同步修复的结果。因此作者认为：只要严格掌握肢体延长的生物学原则，肢体延长本身所造成的永久性神经损害是可以避免的。
, 百拇医药
缓慢牵伸肢体延长周围神经亚临床损害的修复与雪旺氏细胞关系密切，雪旺氏细胞在周围神经再生中功能已被公认，其主要作用为(1)加速变性髓鞘的清除；(2)分泌神经生长因子，诱导神经再生；(3)加速再生轴突髓鞘的形成与成熟。本实验表明在缓慢牵伸过程中，雪旺氏细胞肿胀，功能活跃，提示缓慢牵伸本身可能作为一种刺激因素，刺激雪旺氏细胞，使之功能活跃，从而推测是否由活跃的雪旺氏细胞分泌大量的某些物质如磷脂酶A2等，对髓鞘和层间结构产生消化、吸收和破坏，然后又形成新的髓鞘组织加以修复。这方面的问题值得深入研究。
本课题的电生理研究[2]发现，缓慢牵伸过程中，脊髓刺激周围神经诱发电位的潜伏期延长、峰值降低，在延长40%后8周，这些指标基本恢复正常，这和组织学的研究结果相一致。提示组织学的改变可能是电生理改变的根本原因。推测髓鞘的退变，轴突的裸露、Ranver's结区的增宽可能作为一种刺激因素，引起轴突膜内外某些离子浓度如[Ca++]发生改变造成动作电位的衰减或丢失，停止延长后组织学的改变自然修复至正常后，[Ca++]浓度的改变亦得以恢复，电生理改变亦恢复正常。
, 百拇医药
Milner(1992)[8]对组织膨胀器扩张延长周围神经的组织观察亦发现类似的病理改变，并在停止扩张后100d基本恢复正常。其修复时间较长的原因可能是组织膨胀器对神经局部的压迫作用，以及张力不能沿整个神经干分布，组织粘连等均不利于神经的再生修复。而缓慢牵伸肢体延长没有这些不利因素的影响，Ilizarov(1989)[1]以不同频率1mm/天速度缓慢肢体延长，发现随着频率的增加，延长幅度减少，神经损害愈小。可以推想停止延长后其亚临床损害恢复至正常所需的时间会更短。如果将类似于肢体缓慢牵伸延长的方法来延长周围神经，用于修复神经缺损，本实验提供一个有益的启示。
作者简介：范少地(1966-),男，陕西人，主治医师，医学硕士。
作者单位：范少地(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
许建中(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
, http://www.100md.com
李起鸿(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
钟桂午(解放军第451医院骨科)
研究方向：肢体延长和周围神经研究。电话：(023)68754190
参考文献：
〔1〕 Ilizarov GA.The tension-stress effect on the genesis of tissues[J].Clin Orthop,1989，239:263～285.
〔2〕 许建中，李起鸿，吴宗耀.周围神经适应缓慢牵伸机理的电生理观察[J].中华物理医学杂志，1998，20(4)：199～201.
〔3〕 Young NL,Davis RJ,Bell DF， et al.Electromyographic and nerve conduction changes after tibial lengthening by the Ilizarov method[J].J Pediatr Orthop,1993，13:473～477.
, http://www.100md.com
〔4〕 Lee DY,Han TR,Choi IH,et al.Changes in somatosensory evoked potential in limb lengthening:an experimental study on rabbits tibiae[J].Clin Orthop,1992,285:273～279.
〔5〕 Ippolit E,Perelti G,Bellicei M,et al.Histology and ultrastructure of arteries,veins and peripheral nerves durmg limb lengthening[J].Clin Orthop,1994,308:54～62.
〔6〕 姜保国.周围神经一次性延长的病理变化[J].北京医科大学学报，1997，29(2)：155～156.
〔7〕 Rederik BL.An in vitro mechnical and histological study of acute strectching on rabbit tibial nerves[J].J Orthop Res,1990,8:694.～701.
〔8〕 Milner RH，wilkins PR,The recovery of Peripheral nerves following tissue expansion[J].Journal of Hand Surgery(Br),1992，178:78～85., http://www.100md.com
范少地 许建中 李起鸿 钟桂午
摘 要 目的：观察缓慢牵伸肢体延长后周围神经损伤的自然修复过程及结局。方法：52只日本大耳白兔胫骨延长至40%后停止延长再分别继续观察2周、4周、8周，观察各时相延长区胫后神经组织学改变。结果：延长40%时，可见广泛的节段性脱髓鞘，朗飞氏结区增宽，且主要发生于大的有髓神经纤维。电镜下可见髓鞘呈双环状，空泡状改变及环形小体形成压迫轴突。并可见新形成的髓鞘。停止延长后随着时间的延长，这种改变逐渐修复。至8周时基本恢复正常。结论：缓慢牵伸下肢延长过程中周围神经的损害是可逆的，并可在短期内修复。
关键词：肢体延长；胫后神经；组织学；兔
, 百拇医药
Ilizarov技术进行下肢缓慢牵伸延长得到广泛的临床应用〔1〕，但是在缓慢牵伸过程中的神经亚临床损害广泛存在〔2～5〕。作者在观察了肢体延长过程中神经亚临床损害的基础上进一步探讨这种亚临床损害的自然修复过程和结局。
1 材料和方法
1.1 动物与分组
选 用体重2.0～2.5kg的日本大耳白兔52只，雌雄不拘，随机分为骨延长率为40%，停止延长后2周、4周、8周4组，每组13只，一侧后肢行胫骨截骨延长，另一侧为正常对照。动物手术同许建中[2]等肢体延长模型。
1.2 组织学检查
分别取于胫骨延长至40%，停止延长后2周、4周、8周动物延长区胫后神经，于等张条件下取材行髓鞘及轴突染色在光镜下观察，同时行非等张取材3%戊二醛固定，OSO4后固定，系列脱水、包埋后行电镜观察，每组13只。正常侧同样方法取材对照。
, 百拇医药
2 结果
正常对照组胫后神经在光镜下呈波浪状走行，Ranver's结清晰，园钝饱满并紧密接触，电镜下髓鞘为数层紧密排列的板层结构，缓慢牵伸40%时，可见迂曲的纤维被拉直，Ranver's 结广泛被拉长，有分离趋势。部分Ranver's结区髓鞘变性，吸收呈空虚的凹陷状，可见广泛的节段性脱髓鞘(图1)，部分轴突裸露，并可见脱失的髓鞘形成髓球状改变(图2)。每份标本随机取5个视野，计算病变纤维数与纤维总数的比例，平均病变率为(55±4.8)%(n=13)。电镜下粗大的纤维髓鞘变性分离呈双环状，雪旺氏细胞肿胀，大、中、小纤维均可见空泡状髓鞘变性、肿胀压迫轴突，偶而可见轴浆成份减少或消失。束膜中亦出现许多空泡，但连续性好，无髓神经纤维、毛细血管未见异常，镜下可见新形成的髓鞘包绕轴突(图3)。停止延长后2周，镜下平均纤维病变率为(21±5.6)%(n=13)。并可见髓球改变已大部份清除。电镜下髓鞘空泡样改变弥散融合而成峰窝状，小直径纤维首先恢复板层结构，髓鞘中可见退变后形成的环层小体，常压迫轴突，并可见轴突与髓鞘部分分离。停止延长后4周，光镜下仅偶见节段性脱髓鞘改变。部分Ranver's结趋向正常结构。平均病变率(8±1.8)%(n=13)。电镜下粗大的纤维髓鞘变成均质状结构，中等直径纤维的髓鞘恢复正常的板层结构。停止延长8周，光镜下Ranver's结，髓鞘与正常无明显差别，平均病变率(1±2.1)%(n=13)，电镜下，大、中、小纤维基本恢复正常结构，仅偶见髓鞘的残留退变区(图4)。采用第四军医大学统计研究室SPLM软件行方差分析各时相点组间及两两比较均有显著差异(p<0.05)。
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3 讨论
在缓慢牵伸肢体延长过程中，神经损害最敏感的是髓鞘，且在缓慢牵伸中极具有特征性。较重的损害在电镜下表现为中层变性呈双环状，这可能是节段性髓鞘脱失的超微结构基础，变性的髓鞘脱失形成光镜下所见的髓球状改变。变性较轻的则出现空泡状改变，还可退变形成环形小体，压迫轴突。就某一根神经来说，Ranver's结是最薄弱的部位，因而在缓慢牵伸中结区被广泛拉长。在神经损害的同时，超微结构可见已形成的新髓鞘，这就说明在延长过程中，髓鞘的再生修复就已经开始，再生与损害同步进行，这也是缓慢牵伸周围神经只出现亚临床损害而不出现临床损害及在停止延长后短期内得以修复的结构基础。
国内姜保国[6]对大鼠一次性延长发现20%的延长将出现轴索的急性断裂，Ryderik[7]等以10mm/min速度延长神经，延长达38.5%时神经断裂，而我们的研究发现，1mm/天缓慢牵伸，即使延长至40%时，仍未见到轴突的断裂，轴突只是被拉直排列紧密，这是由于1mm/天的牵伸速度正好小于轴突的生长速度，牵伸过程中轴突的微损伤得以同步修复的结果。因此作者认为：只要严格掌握肢体延长的生物学原则，肢体延长本身所造成的永久性神经损害是可以避免的。
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缓慢牵伸肢体延长周围神经亚临床损害的修复与雪旺氏细胞关系密切，雪旺氏细胞在周围神经再生中功能已被公认，其主要作用为(1)加速变性髓鞘的清除；(2)分泌神经生长因子，诱导神经再生；(3)加速再生轴突髓鞘的形成与成熟。本实验表明在缓慢牵伸过程中，雪旺氏细胞肿胀，功能活跃，提示缓慢牵伸本身可能作为一种刺激因素，刺激雪旺氏细胞，使之功能活跃，从而推测是否由活跃的雪旺氏细胞分泌大量的某些物质如磷脂酶A2等，对髓鞘和层间结构产生消化、吸收和破坏，然后又形成新的髓鞘组织加以修复。这方面的问题值得深入研究。
本课题的电生理研究[2]发现，缓慢牵伸过程中，脊髓刺激周围神经诱发电位的潜伏期延长、峰值降低，在延长40%后8周，这些指标基本恢复正常，这和组织学的研究结果相一致。提示组织学的改变可能是电生理改变的根本原因。推测髓鞘的退变，轴突的裸露、Ranver's结区的增宽可能作为一种刺激因素，引起轴突膜内外某些离子浓度如[Ca++]发生改变造成动作电位的衰减或丢失，停止延长后组织学的改变自然修复至正常后，[Ca++]浓度的改变亦得以恢复，电生理改变亦恢复正常。
, 百拇医药
Milner(1992)[8]对组织膨胀器扩张延长周围神经的组织观察亦发现类似的病理改变，并在停止扩张后100d基本恢复正常。其修复时间较长的原因可能是组织膨胀器对神经局部的压迫作用，以及张力不能沿整个神经干分布，组织粘连等均不利于神经的再生修复。而缓慢牵伸肢体延长没有这些不利因素的影响，Ilizarov(1989)[1]以不同频率1mm/天速度缓慢肢体延长，发现随着频率的增加，延长幅度减少，神经损害愈小。可以推想停止延长后其亚临床损害恢复至正常所需的时间会更短。如果将类似于肢体缓慢牵伸延长的方法来延长周围神经，用于修复神经缺损，本实验提供一个有益的启示。
作者简介：范少地(1966-),男，陕西人，主治医师，医学硕士。
作者单位：范少地(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
许建中(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
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李起鸿(第三军医大学西南医院骨科，重庆 400038)
钟桂午(解放军第451医院骨科)
研究方向：肢体延长和周围神经研究。电话：(023)68754190
参考文献：
〔1〕 Ilizarov GA.The tension-stress effect on the genesis of tissues[J].Clin Orthop,1989，239:263～285.
〔2〕 许建中，李起鸿，吴宗耀.周围神经适应缓慢牵伸机理的电生理观察[J].中华物理医学杂志，1998，20(4)：199～201.
〔3〕 Young NL,Davis RJ,Bell DF， et al.Electromyographic and nerve conduction changes after tibial lengthening by the Ilizarov method[J].J Pediatr Orthop,1993，13:473～477.
, http://www.100md.com
〔4〕 Lee DY,Han TR,Choi IH,et al.Changes in somatosensory evoked potential in limb lengthening:an experimental study on rabbits tibiae[J].Clin Orthop,1992,285:273～279.
〔5〕 Ippolit E,Perelti G,Bellicei M,et al.Histology and ultrastructure of arteries,veins and peripheral nerves durmg limb lengthening[J].Clin Orthop,1994,308:54～62.
〔6〕 姜保国.周围神经一次性延长的病理变化[J].北京医科大学学报，1997，29(2)：155～156.
〔7〕 Rederik BL.An in vitro mechnical and histological study of acute strectching on rabbit tibial nerves[J].J Orthop Res,1990,8:694.～701.
〔8〕 Milner RH，wilkins PR,The recovery of Peripheral nerves following tissue expansion[J].Journal of Hand Surgery(Br),1992，178:78～85., http://www.100md.com