《Scientific Reports》：Predegenerating donor nerve for grafting using focused ultrasound neurotomy
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為解決手術預處理神經用于移植的實際障礙，研究人員開展用高強度聚焦超聲（HIFU）對神經組織進行局部損傷的可行性研究。結果顯示 HIFU 可誘導神經沃勒變性，但預處理神經移植物修復效果與新鮮移植物差異不顯著。該研究為神經修復提供新思路。
在神經損傷修復領域，周圍神經損傷是常見且棘手的問題。當神經出現間隙性缺損時，目前常用新鮮采集的供體神經進行修復。然而，早期一些實驗表明，與新鮮采集的神經移植物相比，預處理（predegenerated）的神經移植物在促進軸突生長方面似乎更具優勢。比如，在一些嚙齒動物實驗中，經過預處理的神經移植物能讓軸突更快地再生，并且在運動神經再支配上表現更好。這一現象引起了科研人員的關注，他們推測預處理的神經移植物可能通過改變基底膜，或者釋放更多生長因子來促進軸突再生。同時，損傷后的施萬細胞（Schwann cells）會轉變為修復表型，分泌多種營養因子，巨噬細胞的激活也能促進血管生成，為軸突再生創造有利環境。
但令人疑惑的是，在實際臨床應用中，預處理的神經移植物卻沒有得到廣泛使用。這主要是因為獲取預處理神經移植物需要額外的手術操作，不僅增加了醫療系統的負擔和患者風險，而且不同實驗結果差異較大，有些研究甚至發現預處理神經移植物效果不如新鮮移植物，這些矛盾的結果使得其在臨床上的應用更加謹慎。
為了進一步探究其中的奧秘，來自加拿大卡爾加里大學（University of Calgary）的研究人員開展了一項研究。他們旨在驗證高強度聚焦超聲（High-Intensity Focused Ultrasound，HIFU）誘導神經局部損傷的可行性，并對比預處理神經移植物和新鮮神經移植物在大鼠坐骨神經橫斷修復模型中的再生效果。這項研究成果發表在《Scientific Reports》上，為該領域帶來了新的見解。
在研究方法上，研究人員主要運用了以下關鍵技術：一是建立損傷模型，對成年 Sprague-Dawley 大鼠進行麻醉，暴露右側坐骨神經，利用 HIFU 在不同壓力下對神經進行處理，監測溫度變化并確認損傷效果；二是進行神經移植，選用 Lewis 大鼠作為供體和受體，獲取新鮮和預處理的神經移植物，移植到受體大鼠坐骨神經缺損處；三是通過行為學評估、體內電生理學檢測以及組織處理和分析等手段，全面評估神經修復效果。行為學評估包括 DigiGait 步行分析和 von Frey 細絲檢測痛覺感受，電生理學檢測則測量復合肌肉動作電位（Compound Muscle Action Potential，CMAP），組織處理和分析涵蓋肌肉稱重、神經組織固定染色以及利用圖像分析軟件對神經組織形態進行量化分析 。
研究結果主要包括以下幾個方面：
- HIFU 成功誘導熱損傷：研究人員首先確定了 HIFU 用于神經切斷術的合適參數。實驗發現，1.5MHz 頻率下，持續 5MPa 及以上壓力的 HIFU 照射 10 秒，可在神經上產生可見損傷，表現為血管消失或變色，同時溫度會升高 15 - 20°C。7 天后，超聲處理部位遠端的神經出現 p75 和 cJun 上調，這表明 HIFU 成功誘導了神經切斷和預處理變性。
- 功能和組織形態計量學結果相似：將新鮮和預處理的神經移植物移植到受體 Lewis 大鼠后，在 6 周的觀察期內，通過 von Frey 測試評估感覺功能，發現兩組大鼠的感覺恢復模式相似，無顯著差異；步行步態分析計算的坐骨神經功能指數（Sciatic Functional Index，SFI）顯示，兩組在恢復過程中也無統計學差異；電生理記錄結果表明，兩組在起始潛伏期和振幅方面沒有明顯區別。在肌肉重量方面，雖然預處理移植物組的比目魚肌重量顯著高于新鮮移植物組，但腓腸肌重量兩組相似。對神經移植物進行組織學分析，發現兩組在總軸突數、軸突直徑、髓鞘厚度和 g - ratio 等組織形態計量學特征上相似。
- 2 周時間點結果相近：在另一組 2 周時間點的實驗中，研究人員對移植后的神經進行組織形態計量學分析。由于此時存在髓鞘碎片，研究人員手動計數有髓纖維。結果發現，預處理移植物中段的軸突數量雖高于新鮮移植物，但差異不顯著；在遠端宿主神經中，兩組的軸突數量相當。
在研究結論和討論部分，研究表明 1.5MHz、5MPa、10 秒的 HIFU 熱消融能夠在暴露的供體神經上誘導局部均勻損傷，通過 p75 和 cJun 上調可證明這一點。然而，在神經間隙修復中，預處理神經移植物相比新鮮神經移植物并未產生顯著的優勢。雖然預處理移植物在促進軸突再生方面理論上具有多種優勢，如沃勒變性和施萬細胞激活等，但在實際實驗中效果并不明顯。這可能與多種因素有關，比如不同動物模型的差異，之前研究中嚙齒動物軸突再生能力較強，可能掩蓋了預處理移植物的真正優勢。未來或許可以考慮使用生長速度與人類相近的大動物模型，如綿羊或豬模型進行進一步研究。此外，HIFU 在神經研究和手術中雖有應用，但對于其對周圍組織穩態和疼痛的影響還需深入探索，且非熱消融方法如 histotripsy 在處理大神經時存在局限性�？傮w而言，該研究為神經間隙修復的研究指明了方向，提示科研人員應探索其他更有效的促進神經再生的策略。
