脊髓損傷者的明天
- 鼻鞘神經細胞
■吳明偉/中鋼碳素化學公司

總統夫人吳淑珍女士曾說
願不惜任何代價換回失去走路的能力,
鼻鞘神經細胞移植手術或許能提供總統夫人圓夢的機會。

  二○○二年六月間在澳洲布里斯班亞力山卓公主醫院,進行了一項史無前例的脊髓神經再生人體實驗。外科醫生從一位脊髓損傷者的鼻子內取出神經細胞,在實驗室中複製到足夠數量後,再移植回病人受傷的脊髓神經上下兩處,手術歷時八個多小時完成。這項人體實驗係屬澳洲昆士蘭省衛生署所主導的一項脊髓神經再生計畫,由布里斯班亞力山卓公主醫院與葛利夫大學共同執行。共有八名志願者接受這項人體實驗,期間歷時三年,以便評估該實驗的安全性和有效性。

  人體的脊椎骨總共有 32 ~ 34 節,包括頸椎 7 節、胸椎 12 節、腰椎 5 節、薦椎 5 節及尾椎 3 ~ 5 節等,脊髓神經則位於脊椎管內,受到脊椎骨保護,如同腦神經受到頭骨蓋保護一般。

  脊髓神經與腦神經又合稱為中樞神經,有別於分布在人體皮膚及感官的周邊神經。脊髓神經所形成的脊髓索就像一條高速公路,上接腦幹下達大約腰椎第二節下緣的索尾,而周邊神經就像交流道般分別從脊髓神經分出,通達皮膚、感官組織及運動單位。周邊神經把感覺信號匯集至脊髓神經上傳到腦幹,經大腦認知,若需反應則由大腦發出運動信號後再經由脊髓神經下傳到周邊神經,然後刺激肌肉組織進行動作。

人體鼻子黏膜上有一種神經細胞,稱為鼻鞘神經細胞,其特別之處是不但具有許旺氏細胞的作用,更重要的是能夠並存在周邊及中樞神經系統中。圖中藍色區代表嗅覺神經纖維,黃色區代表鼻嗅球。

  一旦發生脊髓損傷,就像高速公路被切斷,由周邊上傳的感覺信號上不去,下傳的運動信號下不來,於是受傷者的感覺與動作能力盡失,即變成了癱瘓。如果損傷部位在頸椎,患者四肢可能癱瘓;如果在胸腰椎,則可能造成下肢癱瘓。癱瘓者在受傷部位以下失去運動、感覺、大小便控制等功能,並可能因照護不佳而伴隨尿道感染、褥瘡、骨質疏鬆、神經根抽痛等後遺症。

  依據新竹市脊髓損傷者協會資料顯示,台灣目前有三萬多名脊髓損傷患者,並且每年以二千多人的速度增加,發生的原因有 56% 來自車禍。另以性別來分則男多於女,以年齡來分則又以年輕人居多。受傷後每年約有三分之一的患者因為併發症須回院接受治療,若以傷者年齡為 16 歲,存活年齡為 70 歲計算,則終其一生所需花費的看護及醫療費用龐大,當然造成國家社會福利的重大負擔。

  周邊神經損傷後有時可能經由顯微外科手術縫合, 歷經一年半載,幸運的患者就能恢復知覺和運動功能。這是因為周邊神經有一種幫助受傷後存活神經再生的神經鞘細胞,稱為許旺氏細胞。神經再生需要幾項條件:

    (1)滋養神經再生的營養液,
    (2)再生的神經需要有支撐的表面提供類似鷹架的作用供其攀附,
    (3)再生的神經需要知道成長的方向,
    (4)更重要的是再生的神經其外層需要有神經鞘。
這些條件許旺氏細胞都具備,這也就是周邊神經能夠再生的原因。

  神經傳導是藉由化學反應產生電位差來進行,而神經鞘的功能就像銅線外層的橡膠皮具有絕緣作用,使內層神經傳導速度維持在每秒一百公尺左右。如果沒有了神經鞘,則傳導速度降至每秒 1 ~ 10 公尺,導致感覺遲鈍和肢體麻痺、萎縮等後果。許旺氏細胞存在於周邊神經外層的神經鞘裡,會分泌神經營養液,並提供攀爬的表面,總是長在再生神經的前端,不但隨著再生的神經遷移,同時也具有引導成長的再生神經找回原來目標, 以避免方向迷失的作用。

  然而存在於中樞神經外層的神經鞘細胞,不但沒有許旺氏細胞的作用,反而會分泌抑制劑阻止受傷後存活的中樞神經再生。科學家們迄今無法解釋為什麼在周邊神經受傷後,人體的基因會發動修護的機制,但在中樞神經受傷後卻反向發動抑制。不僅如此,科學家們將具有周邊神經再生功能的許旺氏細胞移植到受傷的中樞神經區域內,也發現彼此並不相容。許旺氏細胞雖能在截斷兩端神經間隙內存活,但就是無法進入截斷神經內進行接合。

  所幸,人體鼻子黏膜上有一種神經細胞,稱為鼻鞘神經細胞,其特別之處是不但具有許旺氏細胞的作用,更重要的是能夠並存在周邊及中樞神經系統中。哺乳動物的嗅覺神經終其一生都會再生,這對神經系統而言是非常少見的,推測其會再生的原因可能來自於需求及進化所致。哺乳動物需要依賴敏銳的嗅覺尋找食物及經由味道辨別敵友,而由於嗅覺神經須與外界直接接觸,神經細胞自然容易受傷而死亡,例如聞到毒氣物質,所以新的神經元必須不斷更生,才能維持嗅覺靈敏而存活下來。

切片倍率 100X 下常規染色的神經 (nerve) 橫切面,可見外圍有結締組織而排列呈束狀的神經纖維。神經纖維一般呈現淡染色,其間的細胞核為許旺氏細胞 (Schwann cells) 的細胞核。

  神經元之所以能不斷再生,是由於胚胎時期存在的幹細胞在發育成熟後仍然存在。令科學家感興趣的不只是有再生能力的神經元,還包括再生的嗅覺神經纖維為什麼可以從周邊神經進入充滿惡劣環境的中樞神經區域,並找到原來連接的目標鼻嗅球,其中的奧祕可能就是鼻鞘神經細胞。鼻鞘神經細胞不但具有許旺氏細胞的所有特性,並且可穿過周邊神經與中樞神經的屏障,同時又不受抑制條件的影響。

現任台北榮民總醫院神經再生科主任鄭宏志 ( Henrich Cheng )領導的瑞典卡洛琳斯卡學院研究成員花了很多苦心以避免以往研究中犯的錯誤。他們把 34 隻白老鼠的胸椎第八節去掉四分之一英吋 (6.35mm) 的脊髓,擴大斷端間的距離,以便確定中間沒有任何神經組織存留。以防造成假性的成功。他們依照了一個非常精確的藍圖來建造這個橋梁。這個藍圖精確地區分了脊髓的白質與黑質兩種不同的神經組織。白質部分的神經都包著一層叫「神經鞘」的物質。這個物質的作用就好像是電線外層的絕緣體一樣。沒有絕緣體的部分則是灰質。白質幾乎是不可能再生的。但是要激發灰質的生長,相對來說,比較容易。

  西班牙女科學家邱也特從成鼠頭顱取出鼻鞘神經細胞,並在實驗室使之繁殖到一定數量,然後注射到完全損傷的成鼠脊髓處。經過數周後,原來癱瘓的成鼠可以蹬起後腳跟吃到懸吊在半空中的巧克力,該研究報告於二○○○年發表,舉世振奮。

  除了早在媒體披露澳洲以鼻鞘神經細胞進行人體脊髓神經再生實驗外,不為人知且較大規模的鼻鞘神經人體實驗卻已在中國大陸進行數年。澳洲的人體實驗所需取材自脊髓損傷醫訊;的鼻鞘神經細胞是取自患者自身鼻黏膜,而由中國黃紅雲醫師領軍的北京首都大學附屬朝陽醫院團隊,則取自墮胎嬰兒的鼻嗅球。由於墮胎嬰兒來源在中國大陸取得較容易,據黃醫師在網站宣稱其人體實驗人數已有百人以上。但這種做法在現代醫學上一直有倫理的爭議,所以未被媒體所接受並報導。

  總統夫人吳淑珍女士曾說願不惜任何代價換回失去走路的能力,鼻鞘神經細胞移植手術或許能提供總統夫人圓夢的機會。許多患者期待即或不能站起來走路,只要恢復大小便功能,或上肢能使力自行進食,或不再整日忍受神經根抽痛,對這些脊髓損傷者而言也都是莫大的福音。然而從動物實驗到人體實驗,從神經恢復到功能恢復,從特殊案例到普通案例,都仍有很大的努力空間。因此鼻鞘神經細胞移植所提供的夢想能否實現,且讓我們拭目以待。


延伸閱讀: 再說“嗅成鞘細胞移植”
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轉載自【科學發展 2004 年 2 月, 374 期 65 頁】
資料收集整理: 新竹市脊髓損傷者協會 戚啟禮

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