综述：推进人类皮肤等效物：神经血管整合的关键作用

《Advanced Healthcare Materials》：Advancing Human Skin Equivalents: The Crucial Role of Neurovascular Integration

　　

将血管和周围神经组分整合到生物工程人类皮肤等效物（HSEs）中，代表了再生医学和生物医学研究的重大进展。尽管研究已建立了血管化HSE模型，但神经血管相互作用在皮肤生理学和病理生理学中的作用仍未得到充分探索，尤其是在转化或临床背景下。这些相互作用对感觉感知、营养转运、体温调节和免疫调节至关重要，使得开发血管化和神经支配的HSE成为一个重要目标。在此，我们首先描述皮肤中血管和周围神经系统在解剖学和生理学上的作用，重点关注它们之间错综复杂的关系及其对疾病的意义。本综述随后重点介绍了在HSE中工程化血管和神经结构的最新进展，包括基于Transwell的系统、三维（3D）生物打印和器官芯片（organ-on-chip）模型等策略。尽管取得了显著进展，但在建立功能性神经血管网络、实现长期稳定性以及确保可重复性方面仍存在挑战。通过应对这些挑战，神经血管化HSE可以增强我们对皮肤生理学和病理学的理解，同时推进疾病建模、药物测试、伤口愈合和个性化医学中的应用。

1 引言

皮肤是一个多层、多功能器官，也是人体最大的系统之一。它是人体内部与外部环境之间的关键屏障。结构上，皮肤具有三个主要层次：表皮、真皮和皮下组织。每一层都包含维持稳态并执行特定功能的不同细胞类型。皮肤持续暴露于有害物质，使其容易受到刺激、过敏和全身毒性影响。它还会受到湿疹、银屑病和白癜风等慢性炎症性疾病以及感染性疾病的影响。糖尿病、大疱性表皮松解症、外周动脉疾病和类风湿性关节炎等疾病会损害皮肤的愈合过程，导致严重并发症。皮肤癌发病率的不断上升进一步构成了重大的公共卫生挑战。尽管皮肤病学研究取得了进展，但银屑病和特应性皮炎等复杂皮肤病的机制仍不清楚。传统动物模型存在局限性，因为其皮肤结构、细胞类型和微生物群与人类皮肤差异很大。此外，伦理关切和监管压力旨在减少动物试验的使用。作为回应，对体外工程化人类皮肤等效物（HSEs）的需求正在迅速增加，作为一种更具生理相关性和伦理责任感的替代方案，用于研究皮肤生理学、疾病机制和临床前测试中的药物开发。

HSEs是生物工程皮肤模型，已成为研发中不可或缺的工具。它们作为动物试验的替代品，用于药物开发、诊断、化妆品测试和伤口愈合建模。最简单的可用模型是重建表皮，仅包含角质形成细胞。更先进的全层HSEs具有两层结构：含有成纤维细胞的真皮层，支撑由角质形成细胞组成的表皮层。然而，此类HSEs缺乏神经、血管（BVs）、免疫细胞和其他对皮肤微环境至关重要的特化结构。因此，这些简化模型无法复制天然皮肤组织的生理和功能复杂性。认识到这些局限性，对更好地模拟人类皮肤的先进HSEs的需求日益增长。

整合外周神经和BVs被认为是HSE工程的下一个关键步骤。BVs输送氧气和营养物质，确保细胞存活，并在炎症时支持免疫细胞募集。外周神经在检测温度、触觉和疼痛方面发挥重要作用；它们还积极与皮肤细胞相互作用，以调节稳态、免疫反应和组织修复。神经-皮肤相互作用的功能障碍可导致慢性疼痛、持续性瘙痒或感觉反应受损。类似地，皮肤细胞与BVs之间相互作用的破坏可导致伤口愈合不良和组织修复受损，如糖尿病和慢性静脉功能不全中所见。同时，外周神经和BVs在整个身体中形成排列整齐的分支网络。它们表达许多相同的受体和配体，动态协调皮肤血管化和神经支配。来自再生动物模型的新兴证据进一步表明，功能性神经和血管网络不仅对组织维持是必需的，而且积极驱动再生性伤口愈合。这种相互依赖性凸显了在HSEs中同时纳入两者以复制人类皮肤复杂性的必要性。神经血管化HSEs（NV–HSEs）为研究广泛的生物学过程（包括免疫反应、血管生成、伤口愈合和感觉功能障碍）提供了显著优势。它们还为药物测试提供了可靠平台，弥合了简单实验室模型与天然人类皮肤之间的差距。通过整合神经血管组分，HSEs可以改善疾病建模、增强药物测试并推进再生医学。在本综述中，我们描述了人类皮肤中外周神经和BVs的解剖学和功能及其错综复杂的相互作用。然后，我们重点介绍NV–HSEs最常用的细胞类型，评估常见生物工程方法用于HSE制造的优缺点。接下来，我们讨论当前开发NV–HSEs的尝试，重点关注血管化或神经支配的模型，随后是少数同时包含两种组分的模型。此外，体外外周神经和神经血管模型作为未来模型的灵感来源被呈现，我们最后讨论了推进NV–HSEs的主要挑战和前景。

2 皮肤中的神经血管解剖学和生理学

2.1 皮肤解剖学

皮肤构成生物体外层屏障的很大一部分。它由三层组成：最外层的表皮，覆盖于真皮之上，以及下方的皮下组织。人类表皮是一种复层上皮，组织成四层角质形成细胞。基底层由增殖的角质形成细胞组成，其在上层逐渐分化，最终形成紧密的死角质形成细胞层，构成角质层。表皮缺乏血管化，但具有感觉功能，这依赖于在2.3节中进一步详述的细胞和结构。位于基底角质形成细胞附近的黑色素细胞产生黑素体，其被邻近角质形成细胞摄取，从而为皮肤提供着色。黑色素细胞在抵御紫外线辐射方面发挥重要作用。毛囊是一种表皮附属器，由经历特化分化过程的特化角质形成细胞组成。毛囊在其真皮端高度血管化和神经支配，在皮肤的体温调节和感觉功能中发挥关键作用。真皮中存在另外两种附属器：产生汗液的汗腺和产生皮脂的皮脂腺。皮脂腺与毛囊相关，既不受神经支配也不血管化。汗腺受神经支配但不血管化，并开口进入表皮形成外分泌腺或与毛囊相关形成顶泌腺。免疫细胞也存在于角质形成细胞层内。朗格汉斯细胞是具有吞噬功能的抗原呈递巨噬细胞样细胞，感知其环境。它们受到危险信号的刺激，随后迁移至淋巴结以刺激适应性免疫反应。表皮还含有记忆T细胞，其可通过暴露于免疫系统先前识别的抗原而被重新激活为效应细胞。

真皮是皮肤中血管化和神经支配最密集的部分。它可分为网状真皮和乳头状真皮。后者支撑表皮，以其波浪状结构乳头命名。即使在稳态下，真皮中也存在多种免疫细胞，包括吞噬细胞、常驻记忆T细胞和肥大细胞。最后，皮下组织主要由脂肪组织构成，因此对其代谢功能至关重要。为此，它具有致密的血管化网络，使其能够动员和分配营养物质给生物体。此外，它含有大量的间充质干细胞，免疫细胞确保监视。最后，皮下组织对于生物体免受物理损伤的机械保护很重要。

2.2 皮肤中的血管系统

人类皮肤富含血管和淋巴管。它们输送营养物质、清除代谢废物，并充当免疫细胞的导管，促进皮肤免疫监视。BVs在体温调节中也发挥关键作用，通过扩张浅表血管和增加血流来散发热量。虽然表皮缺乏BVs，但真皮和皮下层包含一个复杂的微血管网络，通过扩散向无血管的表皮供应氧气、营养物质和生长因子。在真皮内，两个主要的水平血管丛对皮肤功能至关重要。浅表乳头下丛位于乳头状真皮内皮肤表面下方1–1.5毫米处，产生供应真皮乳头的毛细血管袢。较深的皮肤丛位于真皮-皮下交界处，约表面下方3至4毫米，由来自下方肌肉和皮下脂肪的小动脉形成。较深的皮肤丛产生与乳头下丛连接的小动脉和小静脉，同时向毛囊和汗腺等结构提供侧支。这两个相互连接的血管丛共同形成一个支持皮肤功能和稳态的血管网络。

在胚胎中，BVs最初通过血管发生形成，其中间充质细胞或血岛分化为内皮细胞（ECs），形成发育为动静脉网络的原始血管丛。随着血液循环开始，血管通过生长和退化持续重塑。血管系统对皮肤稳态至关重要，并在疾病发病机制中发挥重要作用，血管重塑和激活常与皮肤疾病有关。在健康皮肤中，血管生成受到微环境细胞分泌的促血管生成和抗血管生成因子之间平衡的严格调控，从而维持稳定的血管系统。在疾病状态下，这种平衡被破坏，导致过度血管生成或BV退化，两者均损害皮肤功能。炎症性皮肤病，如银屑病，表现出早期毛细血管扩张和晚期BV增殖，与表皮细胞中血管内皮生长因子（VEGF）的过度表达相关。特应性皮炎引起剧烈瘙痒和长期红斑，与受影响病变中的血管扩张和通透性过高有关。

2.3 皮肤中的周围神经系统

皮肤由外周神经密集支配，包括将刺激传递至中枢神经系统的传入感觉神经元和调节出汗、血管舒张和立毛等皮肤功能的传出自主神经元。外周感觉神经元起源于位于脊柱旁背根神经节（DRG）中的细胞体，其轴突神经纤维投射到身体中，在感觉转导和局部免疫监视中发挥双重功能。这些神经元将编码热、触觉、振动、伤害性（疼痛）和瘙痒刺激的传入信号传递至中枢神经系统，在那里信息被整合以产生适当的行为和生理反应。此外，这些神经元还通过Toll样受体直接识别病原体相关分子模式，从而参与先天免疫反应，为免疫防御做出贡献。

感觉神经纤维根据其髓鞘形成程度和功能特征传统上分为三种主要亚型：Aβ纤维（厚髓鞘）：检测低强度机械刺激。其受体见于迈斯纳小体、帕西尼小体、默克尔盘和鲁菲尼小体。浅表受体提供高空间分辨率，而较深受体检测更广泛的压力变化。Aδ纤维（薄髓鞘）：传递急性疼痛、冷和机械刺激。其传导速度快于C纤维但慢于Aβ纤维。C纤维（无髓鞘）：最小且最丰富的纤维，负责定位差的慢痛。它们作为伤害感受器，响应机械、化学和热刺激。

皮肤的神经在网状真皮中形成分支丛，较深的感觉受体位于此处。这些神经支配毛囊等结构。较小的神经纤维向上延伸穿过真皮进入乳头层，形成容纳各种感觉受体的乳头丛。虽然游离神经末梢终止于表皮，但大多数神经纤维不会延伸至如此浅表。在其真皮和表皮的末端，这些纤维形成多样的感觉末端结构，确保皮肤作为关键感觉界面的作用。

施万细胞（SCs）是周围神经系统（PNS）的主要胶质细胞，在神经功能、维持和再生中发挥关键作用。它们可分为髓鞘形成和非髓鞘形成SCs。髓鞘形成SCs将大轴突包裹在髓鞘中，这是一种增强动作电位传导速度和效率的绝缘层。非髓鞘形成SCs，称为Remak细胞，形成支持小口径轴突的Remak束，维持稳态并在损伤后帮助修复。SCs通过多种机制为PNS做出贡献，包括髓鞘再生、神经保护和神经营养因子的释放。神经损伤后，SCs可以去分化并激活修复程序以促进神经再生。

皮肤细胞与神经元之间的复杂相互作用已被证实。神经元可以刺激角质形成细胞增殖，导致表皮厚度增加。这种效应可以通过抑制降钙素基因相关肽（CGRP）来逆转。神经生长因子（NGF）和胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）是参与皮肤细胞诱导的神经突生长的关键神经营养因子。角质形成细胞和真皮成纤维细胞均以不同比例分泌这些因子，影响神经突延伸和发育。几种皮肤病理涉及皮肤细胞、神经元和免疫细胞之间的相互作用。在特应性皮炎中，伤害感受器的密度增加，神经敏化降低其激活阈值，导致疼痛和瘙痒反应增强。这可能与NGF水平升高和角质形成细胞来源的信号素3A表达减少有关。在银屑病中，病变斑块常显示神经密度的改变，结果存在矛盾，以及神经肽活性改变，包括P物质、CGRP和NGF。银屑病皮肤病变中神经肽增加和感觉神经特征改变进一步支持神经在其病理生理学中的参与。神经免疫相互作用也参与对病原体的先天反应，特别是通过肥大细胞的激活，以及适应性免疫的微调。朗格汉斯细胞已被发现控制神经末梢向表皮的延伸。在真皮中，常驻巨噬细胞被赋予外周神经和BVs的稳态维持功能，并且它们还促进神经和血管结构损伤的消退。

2.4 皮肤中的神经血管相互作用

神经和BVs分别支配组织并输送氧气和营养物质。引人注目的是，它们高度分支的网络显示出重叠的模式。它们的相互依赖性维持了这种对齐，因为神经依赖血管化获得代谢支持，而较大的BVs依赖神经支配来调节舒张和收缩。从胚胎发育到成年，神经血管网络保持结构化的排列，神经和BVs经常以平行轨迹对齐。这种对齐由复杂的神经血管相互作用驱动。这些相互作用受到信号线索的严格调控，确保结构成熟且复杂网络的形成和功能。BVs和神经的维持需要许多共同的信号通路。例如，NGF主要以其在神经元生长中的作用而闻名，但也刺激血管生成和动脉生成，特别是在缺血条件下。类似地，VEGF是BV形成的关键调节因子，诱导神经突生长并促进神经元存活。VEGF对神经-动脉对齐也是必需的，因为神经来源的VEGF作用于血管受体Neuropilin-1（NRP1）以促进发育中肢体皮肤的动脉生成。参与神经血管相互作用的其他信号分子包括Notch、SEMA/Plexins、转化生长因子-β（TGF-β）、EphR/Ephrins和脑源性神经营养因子（BDNF）。

因此，在发育过程中，两个系统使用相似的路径寻找机制。早期血管发生形成原始血管丛，随后是血管生成，其中尖端细胞引导血管出芽，而柄细胞增殖并形成毛细血管腔。类似地，神经元生长锥延伸丝状伪足以探索其环境。在肢体皮肤中，动脉分支受到外周神经模式的严格控制。神经传递信号引导BVs分支和动脉分化。当皮肤神经侵入原始毛细血管丛时，SCs和神经元释放CXCL12，吸引CXCR4阳性的ECs启动重塑。神经来源的VEGF-A随后驱动动脉生成，导致神经-动脉对齐。神经血管布线进一步受环境线索塑造。例如，靶组织在缺氧条件下释放VEGF等生长因子以促进血管化，或释放NGF以吸引神经支配。一旦实现氧合或神经刺激，这些信号就会减弱。

神经血管功能障碍导致几种皮肤病。例如，足部溃疡是糖尿病的典型并发症，涉及周围神经病变和血管功能不全，导致伤口愈合不良和感染易感性。糖尿病伤口微环境的特征是高血糖、缺血、缺氧和活性氧升高，这减少神经组织灌注并损害外周神经的微血管系统。糖尿病多发性神经病变始于轴突病变，由多元醇通量增加、氧化应激、缺血性微血管损伤和施万细胞病理驱动。这些机制形成恶性循环，加剧溃疡和其他糖尿病并发症。

神经血管失调也与玫瑰痤疮有关，这是一种影响约22%欧洲人群的慢性皮肤病。玫瑰痤疮的特征是面部发红、可见BVs（毛细血管扩张）以及丘疹或脓疱。其确切原因尚不清楚，但研究表明皮肤屏障功能障碍、异常炎症反应和神经血管失调。神经源性炎症也发挥主要作用，因为感觉神经释放炎症介质，触发血管舒张和血管渗漏。肥大细胞和血管活性神经肽，如CGRP，进一步放大这些效应，将神经血管功能障碍与玫瑰痤疮进展联系起来。

3 工程化NV–HSEs的策略和技术

3.1 细胞组分

近年来，各种细胞类型已被整合到NV–HSEs中，以更准确地复制生理皮肤复杂的细胞环境。使用的细胞类型包括角质形成细胞、成纤维细胞、ECs、神经元、SCs和周细胞等。细胞类型的选择至关重要，因为每种细胞类型对皮肤功能、维持和修复都有独特贡献。表1概述了工程化NV–HSEs中的主要细胞来源及其位置。

3.2 生物工程方法

3.2.1 基于Transwell的HSE

在transwell系统内工程化3D HSE是构建体外皮肤模型的成熟方法。角质形成细胞和成纤维细胞在皮肤结构和功能中发挥关键作用，使其成为这些模型中最常用的细胞。胶原蛋白、透明质酸和纤维蛋白等生物材料常用于生产模拟真皮细胞外基质（ECM）的支架。为了创建此类模型，将成纤维细胞与水凝胶混合并分配到transwell插入物中以形成真皮层。插入物底部的可渗透膜允许培养基交换。然后，将角质形成细胞接种到水凝胶上并使其增殖直至覆盖其表面。接下来，它们在气液界面（ALI）条件下经历分化过程以形成表皮层。尽管基于transwell的HSEs存在局限性，但它们仍然是复制HSEs的有用工具。研究人员正在引入不同的细胞类型，应用具有各种特性的生物材料，并使用工程技术使HSEs更具代表性。

3.2.2 器官芯片（OOC）

OOC系统是微流体装置，通过将人类细胞整合到动态、可灌注的微环境中来模拟人类器官的功能活动、力学和生理反应。虽然传统的2D和3D体外模型提供了有价值的见解，但它们通常无法完全复制人类生理学，特别是在动态细胞-细胞和细胞-基质相互作用方面。OOC系统可以通过在连续灌注下整合功能性内皮屏障来解决这一问题，促进更具生理相关性的细胞行为。这一进步使OOCs成为比传统体外方法更优越、更具预测性的人类健康和疾病建模平台。OOC平台比transwell系统提供更大的定制性，允许研究人员根据特定研究需求定制设计。使用过程涉及几个关键步骤：设计芯片、制造模具、材料浇铸、组装层、表面处理、细胞培养和数据收集。芯片设计是初始且可以说是最重要的步骤，其中使用计算工具确定通道尺寸、流动路径和分隔等参数。一旦设计最终确定，通常使用软光刻来制造用于材料浇铸的主模具。聚二甲基硅氧烷（PDMS）仍然是OOC装置的主要材料，因其具有生物相容性、气体渗透性、光学透明性、弹性行为和经济高效等有利特性。然而，PDMS具有显著缺点，例如吸收疏水性小分子和浸出未交联的低聚物，这可能在长期细胞培养中引入细胞毒性。作为一种有前景的替代品，环烯烃共聚物（COC）是一种热塑性生物相容性聚合物，具有多项优势：低吸湿性、环境安全性、高光学透明度和纯度、防水性、稳健的机械性能、化学惰性以及与灭菌的兼容性。值得注意的是，COC表现出显著低于PDMS的分子吸附，使其成为下一代OOC平台的有吸引力的候选材料。检查OOCs的其他应用，可以清楚地看到这种方法可以为开发血管化或神经支配的HSE提供显著优势。它能够在解剖学和功能相关的排列中物理放置不同的细胞类型。对于血管隔室，OOCs允许在真皮中形成血管，并可通过精确的流量控制进行灌注，模拟血流和内皮屏障上的生理剪切应力。

3.2.3 生物打印

生物打印是一种3D制造技术，用于精确分配含有细胞的生物材料，以构建复杂的3D功能组织或人工器官。与增材制造类似，它使用数字文件作为蓝图，逐层打印物体。基于3D打印原理，生物打印可实现高度定制和架构复杂性，使其成为组织工程的强大工具。生物打印的工作流程可分为三个阶段：预生物打印设计和准备、生物打印和后生物打印。生物打印为开发NV-HSEs提供了显著优势。它提供了对细胞放置、生物材料分布和层厚度的精确空间控制，能够构建复杂的血管和神经结构。其逐层制造方法复制了天然皮肤的分层结构，包含表皮、真皮、血管和神经组分。此外，多材料生物打印机促进了用于软组织的凝胶和用于机械支持的支架的同时沉积，有效整合血管和神经元件。

3.2.4 静电纺丝（ESP）和熔体电写入（MEW）

ESP是指在强电场作用下从聚合物基流体形成连续的微/纳米纤维。ESP生成松散连接的3D多孔支架，具有高孔隙率和高表面积，模拟ECM结构。ESP可以使用广泛的天然和合成聚合物，如聚己内酯（PCL）、聚乳酸（PLA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）和胶原蛋白，可根据特定要求选择，如生物相容性、降解速率和机械强度。MEW是一种高分辨率增材制造方法，能够生产微米和纳米级纤维。与ESP不同，MEW将电场应用于聚合物熔体而不是溶液，这消除了对有毒溶剂的需求，使其在生物医学应用中更安全。MEW可以精确生成具有明确结构的可重复3D支架，超越ESP支架的随机结构。PCL是MEW的金标准聚合物，因其低熔融温度、快速凝固、生物相容性、长降解时间和机械性能。尽管PCL具有疏水表面，但可以对其进行修饰或涂覆生物活性分子、ECM蛋白或肽以改善细胞粘附。ESP和MEW都已被广泛用于皮肤建模研究。创建体外血管和神经网络具有挑战性，因为需要复制动态且复杂的生物环境。ESP支架紧密模拟天然ECM的纤维结构，提供支持细胞附着、增殖和迁移的高度多孔结构，而MEW支架提供卓越的架构精度和机械强度。这两种技术对于引导ECs和SCs具有独特且互补的优势，使其成为推进NV–HSEs的宝贵工具。

4 血管化和神经支配的HSEs

一个理想的先进NV–HSE是一种仿生组织工程构建物，将血管和神经网络整合到皮肤样结构中。NV–HSEs通过包含可灌注的血管化通道和与周围皮肤细胞相互作用的神经支配组分，超越了典型的HSEs，复制了生理皮肤的复杂性。这些整合的网络对于维持皮肤生理学至关重要，包括营养转移、感觉神经支配和伤口愈合。然而，开发如此先进的NV-HSEs仍然具有挑战性。最困难的任务之一是开发能够复制天然皮肤多层组织的仿生结构，这通常需要使用合适的生物材料。细胞来源的选择也至关重要：虽然常用动物来源或永生化细胞系，但它们不能充分捕获人类微环境。人类来源的细胞，如HEKs、HDFs和ECs，以及iPSC衍生的SNs和其他特化细胞，增强了生理相关性并实现神经血管整合。除了细胞选择之外，另一个挑战是建立功能性神经血管网络，支持用于感觉信号传导的轴突生长，促进用于血管化的血管生成，并确保神经血管耦合以维持组织稳态。最后，维持NV–HSEs的长期活力需要整合灌注系统，如微流体装置或生物反应器，提供连续营养输送和废物清除，以维持细胞活性和整体组织功能。

4.1 血管化HSE

现有的血管化HSEs可分为三组：具有可灌注血管网络并实现动态流动的、具有血管网络结构但缺乏灌注的，以及内皮细胞形成不可灌注内皮网络的模型。开发可灌注的血管化HSE旨在复制人体皮肤内的血流。灌注还通过输送营养物质和生长因子同时清除代谢废物来支持长期培养，促进组织活力和功能。多项研究展示了创建可灌注血管化HSEs的各种方法，具有推进神经血管整合的巨大潜力。我们总结了三种开发血管化HSEs的有前景的策略：3D打印用于可灌注HSEs，通过3D打印可以高效制造特化通道和结构；牺牲材料用于血管通道形成，与3D打印结合时，这些材料可以被图案化成生理相关的血管结构，模拟天然BVs，然后溶解留下可灌注导管；长期培养考虑，HSE成熟通常需要2-3周，对结构稳定性构成挑战。许多HSE模型依赖胶原基质，其因成纤维细胞收缩和角质形成细胞增殖而收缩。已探索改良胶原配方或替代生物材料如dECM和GelMA来解决这一问题。表面涂层如聚乙烯亚胺和戊二醛可以增强胶原粘附，而锚定结构可以控制基质收缩而不损害生理相关性。这些血管化策略的进展为开发更先进的NV–HSEs奠定了坚实基础，其中血管和神经网络相互作用以更好地复制天然皮肤生理学。

4.2 神经支配的HSE

开发神经支配的HSEs需要解决几个关键方面以确保生理相关性：神经整合，虽然完全整合复杂的神经元回路仍然是一个长期目标，但当前的努力集中在纳入SNs和支持SCs以模拟皮肤神经支配的关键方面并增强神经元存活和功能；神经元对皮肤的神经支配，神经元与皮肤细胞之间的串扰对于复制伤害感受、温度感觉和机械转导等关键感觉功能至关重要。为了模拟皮肤的生理功能，神经元必须将轴突延伸到表皮层。虽然一些研究报道了神经元与角质形成细胞之间的突触样接触，但这在该领域仍是一个争论话题。相比之下，神经元与默克尔细胞之间的突触连接被更广泛接受。因此，结构性神经支配是功能性HSEs的重要基础，无论是否确认突触；长期稳定性和可重复性，模型应可靠地支持延长培养期，同时保持神经元结构和功能。这包括防止轴突变性、维持SC髓鞘形成，并以可重复和可测量的方式随时间保持神经元兴奋性。

虽然血管化HSE模型取得了巨大进展，但神经支配的HSEs仍然不发达。这种延迟与将功能性神经网络纳入HSEs的困难有关。然而，几项研究已尝试将神经元引入HSEs。