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21世纪新学科、新理念、新领域神经修复学

黄红云院长黄红云院长

陈琳教授陈琳教授


        2007年金秋10月,国际神经修复学会(interna-tional association of neural restoration,IANR)在众多国内外学者的支持下于中华人民共和国香港特别行政区正式注册成立。11月24日,以“神经修复”为主题的学术沙龙—神经修复医学学术沙龙在北京举办,首次提出了“神经修复学”这一新概念。
        2008年5月15日~18日,召开了首届国际神经修复学会年会,来自英国、美国、西班牙、法国、澳大利亚、日本、阿根廷、罗马尼亚等五大洲近10个国家以及来自中国科学研究单位、大学和医院的30多位该领域国际顶尖专家齐聚北京,从多方位、多角度、多层次诠释和探讨“神经修复学”这一新理念、新领域。这标志着一个新学科—“神经修复学”第一次登上国际舞台,跻身于世界学科之林。
        本文就该学科若干问题作一阐述,供有志于“神经修复学”基础和临床的同道参考,以期共同推动学科的完善和发展。

        一、产生背景
        神经系统退行性改变和损伤后再生修复与功能重建,一直是神经科学研究者亟待探索解决的重大课题,也是他们所面临的最难以逾越的严峻挑战。由于中枢神经组织在结构上的脆弱性和功能上的复杂性,其损伤往往意味着巨大的、不可逆的破坏,严重影响患者生活质量与生命安全。随着世界人口数量剧增、交通日益发达、生活节奏不断加快、人口老龄化及各种环境污染等因素的影响,颅脑和脊髓外伤、脑血管疾病、神经系统先天性疾病和罹患神经退变性疾病的人数急剧上升,广大患者提高生活质量、加强幸福指数的热切希望,使神经修复和再生研究成为人们高度关注的医学热门主题。
        近半个世纪以来,特别是最近20多年,神经科学飞速进步,神经再生修复领域的研究不断创新并取得突破性成果。随着细胞移植、基因技术、干细胞技术、组织工程技术、显微外科技术的发展和完善,以及人类对于神经科学的基础和临床研究的不断深入,很多传统上认为无有效方法治疗的神经疾病和损害已可以得到根本治疗。大量研究充分证明,对中枢神经病变在一定程度上进行结构修复和功能重建在动物实验中是可行的,在临床上也是可能的,这就逐步形成“神经修复学”这一崭新研究领域和知识体系 。

        二、“神经修复学”的定义
        “神经修复学”是专门研究神经系统再生修复和功能重建的神经科学亚学科,包括相应基础和临床应用研究。它是采用组织或细胞移植、生物工程、生物物理以及药物或化学等各种干预策略,在原有神经解剖和功能的基础上,促进被破坏或受损害神经的再生修复,重建神经解剖投射通路和环路,改善神经信号传导,最终达到神经功能恢复和重建的目的。
        “神经修复学”的研究治疗范围包括神经系统外伤性损伤、退行性变性损害、缺血缺氧性损害、脱髓鞘性损害、脑血管疾病后遗症、运动障碍性疾病、中毒性和物理因素损害、遗传性和先天性或发育性神经系统损害以及其他神经系统退变和损害。
        对于“神经修复学”的英文名称,建议根据英语构词法来确定,neuro-表示神经,restoratation有恢复、修复之意,-ology是表示学科的常用后缀,故建议今后使用neurorestoratology为“神经修复学”的英文专有名词,“神经修复科学”可用 neurorestoration science表示。一些派生词包括:“神经修复科”depart-ment of neurorestoratology或 department of neuroresto-ration science、“神经修复科医生”neurorestoratologist、“神经修复科学家”neurorestoration scientist等。

        三、体现转化医学(translational medicine)鲜明特色
        神经科学的科研进展日新月异,然而大部分成果应用于临床却需要漫长的过程。在现代生物医学研究领域,盲人摸象的弊端初见端倪,对一个整体的人和一个整体的疾病缺乏整体性的研究。而干预的最初设想,也就是建立低等动物模型 → 干预低等动物模型 → 建立大的哺乳动物及灵长类模型 → 干预大的哺乳动物及灵长类模型 → 临床试验治疗 → 临床常规治疗这一模式,又是目前生物医学界备受推崇和需要严格遵循的现代经典医学模式。
        诚然,经典模式对一些非致死性、并不严重的疾病,无疑是研究工作应遵循的最佳指南,可最大限度保证患者安全;但对一些严重影响人类生命健康和生活质量的难治性和致死性疾病,如运动神经元病(诊断后生存期仅3~5年),以及一些我们目前束手无策的严重机体损伤,如完全性晚期脊髓损伤,我们应该如何选择呢?是坐以待毙、无所作为还是勇敢地创新和突破?转化医学是近年来国际医学健康领域出现的新概念,倡导从临床工作中发现和提出问题,由基础研究人员进行深入研究,然后再将基础科研成果快速转向临床应用,基础与临床科技工作者密切合作,以提高医疗总体水平 。
        “神经修复学”目标锁定难治性神经系统疾病,强调基础与临床的紧密结合和有机整合,突出“以临床始终把握研究方向,以基础不断充实研究内涵”。学科的主旨就是推动“神经修复学”基础和临床应用研究快速协调发展,打破神经修复基础医学研究、药物研发和临床医学之间的屏障,建立彼此的直接联系,缩短从实验室到病床的过程,体现国际上转化医学最新理念和核心价值,将“神经修复学”基础研究获得的成果快速转化为临床治疗新方法,让患者更快地受益于医学科技成果。


实验仪器“水迷宫”实验仪器“水迷宫”


        四、强调神经功能修复
        与“神经修复”类似的概念有“神经再生”,同样,与“神经修复学”类似的学科还有“神经再生学”。中枢神经系统损伤修复的关键是促进中枢神经再生,但中枢神经再生并不一定意味着修复和重新获得受到损伤的神经功能。
        “神经修复学”包括神经结构修复和神经功能恢复两个方面的内容,在强调解剖结构修复的同时,更强调功能恢复。我们认为,“神经修复”比“神经再生”有更广泛的内涵和更深远的临床实践意义。研究表明,大鼠少至5%的残留纤维即可使瘫痪后肢恢复部分或全部关节运动;当残留纤维达到10%时,截瘫动物可站立甚至行走。因此,很少量残留纤维即可恢复较好功能,残留纤维稍有增加便有更大程度功能改善。当残留比例超过40%时,大鼠后肢运动功能可达到正常。
        在帕金森病(Parkinsons disease,PD)患者临床上出现的症状和体征中,基底节多巴胺(dopamine,DA)通常要耗竭至正常的10%~15%。早期PD症18状肢体对侧壳核F-dopa放射性积聚减少30%,提示黑质DA细胞缺失大约30%是出现PD症状的阈值。有理由推测,人类中枢神经系统(脑和脊髓)只要10%~15%的神经结构完整,就可保持近85%~90%的功能。由于临床治疗最重要和根本的目标是获得功能上的恢复,而当10%~15%解剖结构获得修复时,功能就很可能获得质的飞跃。
        所以,实践中如果将治疗目标确定为修复10%的神经结构,那么,中枢神经临床修复治疗就是现实可行的。修复易,有修复意义的再生难,而以获得功能恢复为核心的神经修复更现实,也具有更大的可操作性。

        五、“神经修复学”部分重要历史事件
        1850年,Waller变性首次描述,即神经断裂后轴浆流动阻断,远侧轴突失去营养,2~3d断成颗粒。然后逐步由吞噬细胞清除,神经内管有纵向排列的细胞突形成。1871年,Hueter介绍神经外膜缝合桥接诱导修复周围神经损伤。1890年,Thompson 首先用猫的大脑皮层组织移植到成年狗的大脑皮层。1903年,Dunn采用未成熟的神经组织进行神经组织移植。1906年,Balance将面神经远端缝合至副神经或舌下神经。1920年,Ingvars发现电场对神经纤维的导向方面起重要作用,能影响神经的生长。
        1980年,Richardson等首次通过动物实验证明,SC可增加轴突延伸。1981年,陈中伟采用桡动脉为血管蒂桡神经浅支翻转移植修复上臂桡神经缺损8~12cm。
        1990年9月,世界医学会第41届大会通过了胎儿组织移植的报告。截至1994年底,中国已有56个单位进行了1910例脑组织移植,临床治疗疾病包括PD、大脑萎缩、小脑萎缩、脑血管病后遗症、脑外伤后遗症、脑发育不全、癫痫、精神病、席汉病、垂体性侏儒症、中枢性尿崩症、脊髓损伤、扭转痉挛及痴呆症等。
        2002年,Kim等用不同的诱导方案同样得到了神经电生理、行为特性与DA能神经元相似的神经细胞,将这些细胞移植治疗 PD鼠模型,能缓解动物的症状。2003年,Willing等将脐血间充质干细胞移植入局灶性脑缺血成年大鼠24小时后,观察到成年大鼠记忆功能改善。
        2005年,Kondziolka等报道神经细胞移植治疗皮层下运动区卒中患者二期随机临床试验结果,证实安全可行。2007年,黄红云等报道将嗅鞘细胞移植用于脑性瘫痪、脑卒中后遗症、多发性硬化、颅脑损伤后遗症等中枢神经系统难治性疾病探索性治疗,取得初步疗效。

        六、展望
        “神经修复学”包括目前神经内、外科,骨科,康复科,儿科,理疗科以及高压氧科等学科的部分治疗病种。在最近的几年内,应完善“神经修复学”的研究队伍,逐步确定其研究内涵。虽然梦想变为现实需做大量工作,但正如输血治疗在几百年前被认为是痴人说梦一样,其重要价值是不可低估的。人类健康水准需要不断提高,生命质量需要尊重和关注,学科协作需要更加密切,医学探索需要不断创新。
        每一小步医学科学进步均凝聚着探索者的心血,都是组成人类进步的一个台阶,该过程无疑将会得到更多同道的理解和参与。回顾过去,我们对先辈的不懈探求无限景仰;展望未来,我们更充满希望。神经修复,特别是在中枢神经修复领域,黑暗正逐渐淡去,曙光已悄然而至。