综述
脱细胞真皮基质修复组织缺损研究进展
国际生物医学工程杂志, 2017,40(1) : 58-61. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4181.2017.01.013
摘要

脱细胞真皮基质(ADM)是一类经过特殊方法分离皮肤表皮与真皮,去除真皮层内的朗格汉斯细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞等附件细胞以及抗原成分主要组织相容性复合物(MHC)而仅保留胶原纤维、弹力蛋白等细胞外基质的特殊生物材料。ADM不引起机体排斥反应,为组织修复提供了良好支架,便于血管化和宿主细胞植入。其制备过程包括分离表皮与真皮、脱细胞成分及打孔、冷冻干燥等。根据分类方法的不同,ADM可分为同种异体ADM和异种ADM、补片型及注射型ADM、交联型与非交联型ADM,同时已有产品相继问世,可根据临床需要进行选择。ADM现已广泛应用于各外科领域,如深度皮肤烧伤、乳腺癌术后乳腺重建、修复口腔黏膜、腹壁疝及声带麻痹等。因其自身特点,临床应用前景广阔。就ADM近年来的研究进展作一综述。

引用本文: 陆莹莹, 许争, 温东朋, 等.  脱细胞真皮基质修复组织缺损研究进展 [J] . 国际生物医学工程杂志, 2017, 40(1) : 58-61. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4181.2017.01.013.
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0 引言

脱细胞真皮基质(acellular dermal matrices,ADM)是一类经过特殊处理从而去除皮肤组织内的细胞以及抗原成分而保留细胞外基质的生物材料[1],其具有无毒性、无刺激性、无免疫原性的特点,是大片组织缺损患者修复机体形态及功能的新选择。众所周知,真皮成分的多寡是创面愈合后弹性、外观是否良好的重要因素,瘢痕形成的量及挛缩程度与所植皮片中真皮的含量成反比,即真皮成分的含量越多,其愈后的瘢痕形成越少。许多患者因烧伤、撕裂伤、广泛软组织严重感染坏死、钝性暴力等因素造成大片组织缺损,经过治疗虽得以保全性命、组织愈合,但因创面预后外观不佳、瘢痕多、色素沉着、瘢痕挛缩等原因严重影响了患者的器官功能、生活质量及心理健康。在生理、心理、社会医学模式背景下,20世纪90年代,Wainwright[2]使用ADM成功救治了深度烧伤创面患者;2005年,Breuing和Warren[3]将ADM应用于乳腺癌术后乳腺重建,并取得了良好效果。随后,ADM因其所具有的特点而在临床各个学科领域应用越来越多。本文就ADM近年来的研究进展作一综述。

1 ADM的成分及特点

ADM是一类来源于人或动物皮肤组织,经过特殊方法分离皮肤表皮层与真皮层,进而去除真皮层内的朗格汉斯细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、毛囊汗腺等附件细胞及抗原成分主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex,MHC)Ⅰ类、Ⅱ类分子而仅保留胶原纤维、弹力蛋白、黏连蛋白、蛋白多糖以及透明质酸等细胞外基质及基底膜的特殊生物材料[1]。ADM不含MHC,不会引起机体排斥反应,同时还保留了真皮内正常的胶原蛋白、弹力蛋白等细胞外基质,为组织修复提供了良好支架,便于血管化和宿主细胞的植入[4],可生成基底膜、真皮两个面。基底膜面支持移植于其表面的断层皮片的生长,对表皮细胞的分化成熟和移植皮的外观与功能起着非常重要的作用;真皮面有利于ADM在宿主内快速血管化,有助于对脱细胞真皮胶原成分的改建,促使成纤维细胞形成形态结构及排列分布正常的胶原纤维,具有调节、诱导、促进宿主细胞长入,促进纤维细胞增生、新生血管和上皮形成等作用。由此可见,ADM材料满足了可再生、无排斥、不受供体等外源性因素限制等特点;同时有动物实验结果表明,ADM具有抗感染能力较强、受者血管再生及细胞增殖良好、胶原蛋白堆积较快等优点[5],是组织修复的较理想选择。

2 ADM的制备及分类
2.1 ADM的制备

ADM制备主要包括3部分:①分离皮肤的表皮与真皮,即去表皮过程。常用方法包括酶消化法和高渗盐水法。前者常用的消化酶有DispaseII和胰蛋白酶。从多黏杆菌中提取的中性蛋白酶DispaseII作用于表皮和真皮连接处,主要分解IV型胶原和纤维蛋白,使表皮真皮间的基底膜及皮肤附属器与周围结缔组织成分均被破坏[6],其分离过程快速有效;胰蛋白酶作用于基底细胞和其上的细胞之间的桥粒和半桥粒结构,不足是仍有部分表皮细胞残留[7]。高渗盐水法则是将标本浸泡于1 mol/L NaCl溶液中,利用高渗使锚着细丝与表皮基底细胞的半桥粒分离,从而完整地去除表皮[8]。②去除真皮中细胞成分的3种方法包括去垢剂法、碱性化学试剂法、生物酶法。去垢剂能裂解脂膜、溶解抗原、清除免疫复合物。其去除细胞彻底,但对基底膜结构破坏大而不利于上皮细胞的黏附生长[6]。而碱性化学试剂法只有NaOH销蚀法,通过其碱离子的吸水作用使细胞脱水而死亡,经超声清洗仪清洗后去除细胞彻底,得到的胶原纤维结构完整、韧性较好。生物酶法是利用胰蛋白酶、DispaseII、脱氧核糖核酸酶等作为脱细胞剂,根据情况自由选择、联合使用,不仅能缩短ADM制备时间,更能彻底去除细胞、保留更多的基底膜和降低抗原性。③其他辅助措施包括戊二醛交联、打孔以及冷冻干燥等,用以降低ADM的免疫炎症反应,提高其稳定性和改善张力,使组织更疏松,利于ADM的创面黏附及表皮细胞的再生,同时便于保存[9]

2.2 ADM的分类

根据皮肤组织来源,可将ADM分为同种异体ADM和异种ADM。前者来源于尸体捐献者皮肤,后者主要取自以猪为主的各种转基因动物。根据ADM形态可分为补片型及注射型。前者可用于覆盖伤口创面、修复体表组织缺损,后者则主要用于对深部组织缺损进行填充。根据ADM的胶原分子结构还可分为交联型与非交联型。前者分子结构致密,外形稳定,适用于组织填充塑形,后者因易于受体组织再生重建,主要用于上皮组织修复[9]

3 ADM部分产品

自1994年美国LifeCell公司推出第一款源自人类真皮组织ADM产品的AlloDerm以来,有不同公司源自于人、猪、牛真皮组织的ADM产品相继问世并应用于临床,如AlloMax(Davol Inc., Murray Hill, NJ), FlexHD(Ethicon Inc., Somerville, NJ), Strattice(LifeCell Corp., Branchburg, NJ), Surgimend PRS (TEI Biosciences Inc., Boston, MA)[10]等。虽然制造商努力去除所有细胞及抗原成分,仅保留原有的细胞外基质(extracellular matrixc,ECM),但不同公司的产品在强度、厚度等方面具有不同差异。Carruthers等[11]研究结果表明,与虽然AlloMax与AlloDerm两种产品均来自人类尸体皮肤,但其生化成分不完全一致,可能引起不同的宿主抗移植物反应;前者含有更多的可溶性蛋白,去细胞化更彻底。Sandor等[12]研究结果发现,AlloMax强度较AlloDerm差。上述几种产品的优缺点见表1[10]

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表1

5种产品优缺点

表1

5种产品优缺点

产品名称优点缺点
AlloDerm研究最彻底,可选4种厚度准备时间长、有菌、强度较差、弹性易变化、去细胞不彻底
AlloMax准备时间短、无菌、保质期长、去细胞彻底、较 AlloDerm 组织融合快只有一种厚度,较 AlloDerm 强度更差
FlexHD无需准备,可选3种厚度有菌
Strattice无菌、准备时间短、强度较大,较 AlloDerm 组织融合慢、细胞分布不均匀保质期短,仅有一种厚度,只适用于乳腺重建
Surgimend无菌、准备时间短、有孔,可选2种厚度-
4 ADM在临床中的应用

研究结果表明,ADM可为宿主细胞和血管生长提供支架[4],已被广泛应用于各外科领域,如烧伤致全层皮肤组织缺损的修复、乳腺以及腹壁再造等[2,13,14]

4.1 烧伤科领域中的应用

治疗严重烧伤引起广泛全层皮肤缺损的传统方法是早期切痂、术后皮肤移植。因自身皮肤供体有限、无法多次利用以及刃厚、中厚皮片等植皮方法均存在不同程度的不足,如瘢痕重、外观差、瘢痕挛缩导致的器官功能障碍等。近年来,组织工程学人造皮肤Dermagraft、DermACELL等在临床上取得了满意的治疗效果,其外观好、弹性好、术后皮肤感觉好,几乎可以和全厚皮肤移植相媲美。术后需加压包扎,必要时可采用内层打包,中间负压,外层束带的方法[15]。此外,Yu等[16]使用动物模型比较了ADM与深度烧伤真皮基质(deep-degree burned dermal matrix,DDBDM)即烧伤后仍保留部分生物活性可能再生的自体脱细胞真皮基质,研究结果表明,虽然制备的DDBDM部分胶原纤维紊乱、断裂,但仍可保持自身网状结构及拉伸强度(P<0.01),且不产生烧伤毒素。DDBDM与ADM一样具有良好的组织相容性,为临床治疗提供了新的研究方向。

4.2 乳腺外科领域中的应用

Salzberg等首次将ADM应用于乳腺重建[17],术后外形、弹性及手感较好,患者满意度较高。Skovsted等[10]研究结果发现,吸烟、肥胖、糖尿病、甾体药物使用、放射治疗等危险因素可增加血清肿、感染、血肿及皮瓣坏死等并发症的发生率,而使用AlloDerm并发症相对较多;但也有研究结果表明,是否使用ADM对感染、血肿、血清肿并无影响[18]。而Rose等[19]研究结果发现,ADM越厚,其并发症的发生率可能越高;同时身体质量指数(BMI)作为独立危险因素,其数值越大及乳腺组织丰富的患者术后引流时间越长,且更易发生感染和皮瓣坏死,导致移植失败。但可以肯定,打孔ADM不仅可以增加覆盖面积,而且有利于宿主血管再生及创面渗出引流[20];放置负压引流装置和适当延长引流时间也可以有效地减少血清肿及血肿的发生率[21]

4.3 耳鼻喉外科领域中的应用

ADM已被证明是鼓膜的有效替代品,Vos等[22]对AlloDerm和自体组织移植在鼓室成形术中手术时间、成功率及听力测试进行比较,研究结果表明,虽然在移植成功率和听力恢复上差异无统计学意义,但其手术时间明显缩短,术后恢复较快,对临床治疗具有一定指导意义。另有,学者将ADM应用于修复鼻中隔穿孔;而Özkan等[23]使用等离子刀全部切除病变组织再联合ADM加中厚皮片移植治疗严重酒渣鼻,取得了良好功能以及美学效果,同时可防止疾病复发,为酒渣鼻患者提供了新的治疗选择。Hernandez等[24]研究结果表明,微粒脱细胞真皮基质注射是一种安全有效、方便、不会引起排斥反应的声带麻痹治疗技术,且有可能减少不必要的外科矫形手术。

4.4 口腔颌面外科领域中的应用

口腔内肿瘤切除、创伤、外伤以及牙齿脱落等造成的口腔黏膜缺损往往需手术治疗,传统自体移植仍然是治疗的金标准,然而软组织替代物ADM也得到了广泛应用,其具有手术操作简单、时间短、不易引起瘢痕等优点[25]。ADM已经在腮腺重建手术中得到了普及,其术后轮廓恢复满意,且可明显减少术后Frey综合征的发生率,是腮腺切除患者的新选择[26]。此外,曾有学者使用ADM修复腭裂并取得了良好效果;但最近有研究结果表明,大于15 mm的原发腭裂患者ADM的使用确有益处,其操作简单、安全有效,可减少术后瘘的发生率,但并不作为常规手术方法,需严格选择合适病例[27]

4.5 其他外科领域中的应用

ADM还广泛应用于其他组织缺损领域。Jeong等[28]研究结果表明,富含血小板血浆联合ADM可促进成骨生长,是一种潜在的骨替代物。Shamian等[29]使用ADM联合VAC(vacuum-assisted closure)成功治愈了1例胫骨干骨软骨瘤。Bonitz等[30]使用ADM成功治愈6例膀胱外翻患者,再造腹壁,且术后随访无腹壁疝发生。此外,ADM还可用在修复巨大腹壁疝、改善眼眶减压术后下眼睑萎缩、治疗先天性皮肤发育不全患者颅骨及皮肤的再生及再造阴道等方面[31,32,33]

5 结语

ADM作为一种无毒、无刺激、无免疫原性的特殊生物材料,其远期疗效有待观察,且治疗费用昂贵。如何彻底去除表皮细胞成分,降低生产成本,确保其安全性仍然是需要解决的问题。但我们相信,随着研究的深入以及生物材料的研发,ADM的临床应用前景将更为广阔。

利益冲突
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