脫細(xì)胞組織工程補(bǔ)片在盆底修復(fù)手術(shù)中的應(yīng)用

周逸丹 綜述 朱 蘭 郎景和 審校

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院婦產(chǎn)科,北京 100730)

盆底損傷和機(jī)能退化造成的盆腔器官脫垂(pelvic organ prolapse,POP),嚴(yán)重影響中老年婦女的健康和生活質(zhì)量,目前認(rèn)為盆腔臟器脫垂是一種特殊部位的疝,對(duì)疝修補(bǔ)的原則從以往的張力修補(bǔ)逐漸發(fā)展為利用各種補(bǔ)片進(jìn)行無張力的修復(fù),此原則也在 POP的治療中進(jìn)行了大量探討。當(dāng)單純修補(bǔ)薄弱組織不能達(dá)到理想的效果時(shí),就在手術(shù)中引入了各種補(bǔ)片以增加手術(shù)修復(fù)的成功率。為了提高手術(shù)效果,近年來,研制、應(yīng)用了大量人工合成和生物替代材料,同時(shí)也提出了盆底手術(shù)的原則——恢復(fù)維持解剖結(jié)構(gòu)(retain)、修補(bǔ)加固缺陷組織(repair)以及合理應(yīng)用替代材料(rep lacement),即“三 R”原則。近年來,隨著材料科學(xué)和組織工程學(xué)的進(jìn)步,出現(xiàn)了一系列脫細(xì)胞基質(zhì)成分的組織工程補(bǔ)片,新材料的出現(xiàn)為盆底修復(fù)的治療開辟了新的道路,并認(rèn)為修復(fù)的原則要達(dá)到組織的“再生”(regeneration)。本文旨在對(duì)脫細(xì)胞組織工程補(bǔ)片在盆底修復(fù)手術(shù)中的應(yīng)用作一簡單綜述。

1 盆底重建手術(shù)中替代材料的分類及特性

盆底重建外科手術(shù)中應(yīng)用的替代材料主要為各種類型的補(bǔ)片(mesh)和吊帶(sling)。理想的材料應(yīng)具備生物相容性及惰性,不致過敏及炎癥反應(yīng),無菌,不致癌,能夠保持一定的機(jī)械張力與縮復(fù)力,臨床操作簡便[1]。目前尚沒有一種替代材料可以滿足以上全部要求。替代材料可分為兩大類：一是生物材料,包括自體組織、同種異體移植物及異種移植物;二是人工合成材料,根據(jù)材料的孔徑及編織方法,人工合成替代材料又可分為可吸收和不可吸收兩種類型。

生物型材料根據(jù)來源可以分為自體組織和脫細(xì)胞組織工程材料兩類。

1.1 自體組織

如腹直肌筋膜或闊筋膜,其近期、遠(yuǎn)期成功率均很理想,尿潴留的并發(fā)癥很少,沒有排異的報(bào)道。但是,自體筋膜均需術(shù)中從患者腹壁或陰道黏膜切取,延長了手術(shù)時(shí)間,增加了術(shù)后疼痛及切口疝的發(fā)生。Bump等[2]認(rèn)為,POP的發(fā)生與自身結(jié)締組織的薄弱有關(guān),而自身結(jié)締組織的薄弱是全身性的,故所用的自身筋膜組織往往也存在薄弱,作為重建材料有復(fù)發(fā)率較高的特點(diǎn)。

1.2 脫細(xì)胞組織工程材料

隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展,通過脫細(xì)胞技術(shù)得到的同種及異種脫細(xì)胞基質(zhì)補(bǔ)片逐漸引入盆底修復(fù)手術(shù)中。按照來源可分為同種異體移植物和異種移植物。

1.2.1 同種異體移植物 因該種材料具有去免疫原性的特點(diǎn),降低了移植物的侵蝕反應(yīng),而且避免了由于切割自體組織所引起的相關(guān)并發(fā)癥。但由于同種異體的移植材料來源有限,價(jià)格較高,且涉及倫理問題,因此廣泛運(yùn)用還存在一定問題。

1.2.2 異種移植物 通常為豬的小腸黏膜下組織或牛心包。近期出現(xiàn)了異種移植膠原的應(yīng)用,如美國生產(chǎn)的商品名為 Pelvicol的豬皮膠原材料,是用動(dòng)物不含細(xì)胞的膠原組織制成的,優(yōu)點(diǎn)是其無抗原性,支持宿主成纖維細(xì)胞生長、血管生成,可對(duì)抗膠原的溶解作用,為盆底組織提供持久的支持。由于其侵蝕的幾率很低,目前,這種生物材料的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。

2 脫細(xì)胞組織工程材料的應(yīng)用原理

脫細(xì)胞組織基質(zhì)(acellular tissuematrix,ACTM)是應(yīng)用物理或化學(xué)方法將異體或異種組織進(jìn)行脫細(xì)胞處理,從而去除組織移植過程中引起排斥反應(yīng)的相關(guān)抗原,以用于修復(fù)損傷組織的一種新型生物材料。早在 1975年,Meezan等使用化學(xué)除垢劑制作了一些組織的無細(xì)胞基底膜,現(xiàn)有的很多方法都是以此為基礎(chǔ)發(fā)展而來的[3]。正是由于材料保持了相對(duì)完整的基底膜成分,才使得該材料具有良好的誘導(dǎo)再生功能。因?yàn)檫@種材料可塑性和生物相容性較好,在體內(nèi)不易引發(fā)排斥反應(yīng),已開始應(yīng)用于深度燒傷創(chuàng)面修復(fù)[4]、胸腹壁缺損修復(fù)[5,6]和輸尿管、膀胱、尿道修復(fù)[7,8],部分產(chǎn)品已應(yīng)用于臨床。

ACTM保留了真皮與表皮之間的基底膜,故在應(yīng)用時(shí)可形成基底膜與真皮兩個(gè)面?；啄っ嬷С忠浦灿谄浔砻娴臄鄬悠て纳L,對(duì)表皮細(xì)胞的分化成熟和移植皮的外觀與功能起著非常重要的作用[9],亦有利于組織工程中種子細(xì)胞或培養(yǎng)的角朊細(xì)胞的黏附、擴(kuò)展等。真皮面有利于 ACTM在宿主內(nèi)快速血管化,為成纖維細(xì)胞的生長提供良好的支架,有助于對(duì)脫細(xì)胞真皮膠原成分的改建,促使成纖維細(xì)胞形成形態(tài)結(jié)構(gòu)及排列分布正常的膠原纖維,還具有調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)、促進(jìn)宿主細(xì)胞長入,促進(jìn)纖維細(xì)胞增生、新生血管和上皮形成等作用[10]。

利用組織工程技術(shù)生產(chǎn)的脫細(xì)胞基質(zhì)生物移植物,其作用原理主要通過以下幾點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)：

2.1 真皮模板作用

研究證明,脫細(xì)胞基質(zhì)材料移植覆蓋創(chuàng)面后可以有效地抑制瘢痕組織形成,減少創(chuàng)面收縮。在一些體外研究中,聯(lián)合自體角朊細(xì)胞和成纖維細(xì)胞移植后,可獲得與自體全厚皮片移植相當(dāng)?shù)呐R床效果。ACTM的這種功能主要取決于其真皮模板作用。因此,ACTM不但為成纖維細(xì)胞等的生長提供了支架,也可減少治療后的創(chuàng)面收縮。

2.2 ACTM的組織屏障作用

ACTM植入機(jī)體后,可在局部形成一層物理屏障,防止創(chuàng)傷局部的組織粘連和病理性增生,使不同組織獨(dú)立完成其愈合過程,重建局部組織的正常解剖關(guān)系[11]。

2.3 組織引導(dǎo)性再生(tissue guided regeneration)作用

近年在器官或組織重建中,逐步認(rèn)識(shí)到無細(xì)胞基質(zhì)具有廣泛的器官特異性,即特定器官來源的細(xì)胞外基質(zhì)能被成功地應(yīng)用于其來源器官,如心血管系統(tǒng)組織移植、腹壁缺損[12]、尿道膀胱缺損以及韌帶和跟腱損傷等器官缺損的修復(fù)等,即使該材料來自異種器官,依然能獲得一定的效果。

3 脫細(xì)胞組織工程補(bǔ)片的生物力學(xué)研究

總的來說,作為盆底修復(fù)材料,需要既堅(jiān)固耐用,又要保持陰道的柔韌性。國外對(duì)自體移植物和異體移植物進(jìn)行了大量的生物力學(xué)研究[13～15]。Lemer等[13]運(yùn)用生物測力計(jì)對(duì)自體腹直肌筋膜、溶劑固定的尸體闊筋膜、冷凍干燥固定的尸體闊筋膜、尸體脫細(xì)胞真皮 4種移植物進(jìn)行最大抗拉力和彈性試驗(yàn),結(jié)果表明,自體腹直肌筋膜、溶劑固定的尸體闊筋膜、尸體真皮在生物力學(xué)特性方面沒有顯著差異,而冷凍干燥的尸體闊筋膜最大抗拉力和彈性均明顯下降。Choe等[16]檢查恥骨陰道吊帶的彈性強(qiáng)度,結(jié)果表明合成纖維和真皮均具有最好的彈性強(qiáng)度,尸體闊筋膜、自體腹直肌筋膜、陰道黏膜次之。Sclafani等[17]比較了溶劑固定的尸體闊筋膜、冷凍干燥的尸體闊筋膜,以及兩種異體真皮移植物商品名 AlloDerm和 DuraDerm的顯微結(jié)構(gòu)和物理特性,研究結(jié)果表明,溶劑固定的尸體闊筋膜、AlloDerm比另兩種移植物更堅(jiān)固,而且纖維結(jié)構(gòu)也更接近活體組織,而 AlloDerm更具有彈性。

4 脫細(xì)胞組織工程補(bǔ)片與其他補(bǔ)片在盆底功能障礙性疾病中的應(yīng)用

最早的合成性生物材料用于重建手術(shù)始于 20世紀(jì) 50年代[18]。如今,人工合成補(bǔ)片和生物補(bǔ)片均已運(yùn)用于臨床,在近年的臨床實(shí)踐中,人工合成補(bǔ)片主要運(yùn)用于尿道中段懸吊術(shù)等尿失禁手術(shù)和子宮骶骨固定術(shù)、經(jīng)陰道后壁懸吊術(shù)等中盆底支持手術(shù);而生物型補(bǔ)片因其具有再生的功能,較多運(yùn)用于陰道壁尤其后壁膨出的修補(bǔ)中,也可用于重建一個(gè)新的陰道(伴或不伴陰道懸吊)、瘺的修補(bǔ)、陰道切除術(shù)后的陰道成型、性功能障礙的陰道重建等領(lǐng)域[19]。但目前有關(guān)合成補(bǔ)片和組織工程補(bǔ)片的臨床應(yīng)用并不十分廣泛,主要研究多為回顧性和非隨機(jī)的研究報(bào)道,尚沒有長期的臨床觀察結(jié)果,因此對(duì)這兩種補(bǔ)片的遠(yuǎn)期評(píng)價(jià)尚無定論。

人工合成補(bǔ)片伸展性較差,因此運(yùn)用在陰道后壁修補(bǔ)時(shí)有一定困難,尤其術(shù)后會(huì)對(duì)排便和性交造成困難,在這種情況下生物型補(bǔ)片就是一種很好的選擇。2005年,Chaudhry等[20]對(duì) 188例 POP-Q分度Ⅱ～Ⅳ期的直腸膨出應(yīng)用同種移植材料 AlloDerm實(shí)施陰道后壁修補(bǔ)術(shù),術(shù)后在直腸膨出、腸道功能、性生活改善方面都取得了較好的效果,同種移植材料顯示了較好的安全性和有效性。Moore等[21]將195例直腸膨出分為 2組,分別用異種豬膠原補(bǔ)片和同種人膠原補(bǔ)片修補(bǔ)直腸膨出部位,分別隨訪14.2月和 20.9月,以 Ap、Bp點(diǎn)≥0.5cm界定手術(shù)失敗,結(jié)果表明,2組的手術(shù)治愈率分別為 99%和90.4%,組間無差異,并且術(shù)后便秘癥狀明顯改善。提示應(yīng)用豬膠原和人膠原補(bǔ)片行直腸后壁修補(bǔ)術(shù)是安全的,且能有效地改善便秘等癥狀,提高生活質(zhì)量,并指出 2種補(bǔ)片均能被患者接受,并發(fā)癥很低。但也有文獻(xiàn)指出,異種來源脫細(xì)胞基質(zhì)補(bǔ)片作為陰道后壁脫垂修補(bǔ)材料,具有較高的臨床復(fù)發(fā)率。Altman等[22]對(duì) 23例陰道后壁Ⅱ度脫垂進(jìn)行陰道后壁修補(bǔ)手術(shù),使用的材料為豬真皮來源的異種脫細(xì)胞基質(zhì)材料,隨診第 1年時(shí),11例(38%)出現(xiàn)復(fù)發(fā)或加重,其中 4例接受再次手術(shù);隨診至第 3年,又有 7例(30%)出現(xiàn)復(fù)發(fā)或加重,其 3年復(fù)發(fā)率達(dá)41%。因此作者認(rèn)為,將異種脫細(xì)胞基質(zhì)材料作為陰道后壁脫垂患者的修補(bǔ)材料,具有臨床復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)。

目前,國外還有將脫細(xì)胞基質(zhì)型補(bǔ)片運(yùn)用于陰道前壁修補(bǔ)術(shù)和作為恥骨尿道懸吊術(shù)吊帶的臨床觀察,但觀察的時(shí)間均不長。Chaliha等[23]使用豬小腸黏膜下基質(zhì)(small intestinal submucosa,SIS)用于陰道前壁修補(bǔ)并與人工合成補(bǔ)片進(jìn)行比較,生物型材料與傳統(tǒng)的人工合成補(bǔ)片相比,在短期內(nèi)患者的生存質(zhì)量提高更為顯著,但是在 2年的隨診過程中,2組之間無顯著性差異。Wiedemann等[24]利用 SIS作為吊帶材料,對(duì) 15例壓力性尿失禁實(shí)施恥骨尿道懸吊術(shù),術(shù)后平均隨訪 12.7月,患者不同程度出現(xiàn)尿失禁復(fù)發(fā),對(duì)復(fù)發(fā)病例的處理時(shí),作者對(duì)吊帶周圍的陰道黏膜進(jìn)行了組織活檢分析,結(jié)果證明,除了殘存的生物補(bǔ)片基質(zhì)成分外,沒有任何特殊組織反應(yīng)存在,說明該材料的組織相容性良好,作者分析這也許是這類材料不易造成周圍補(bǔ)片侵蝕的原因所在,同時(shí)也揭示了生物型替代材料在盆底運(yùn)用中的矛盾之處：在補(bǔ)片周圍瘢痕組織的完全缺失一方面說明不易造成黏膜和周圍器官侵蝕,而另一方面也可能是術(shù)后復(fù)發(fā)率高的原因。

也有一些報(bào)道認(rèn)為生物型移植物對(duì)盆底修復(fù)的治療并不滿意,主要是術(shù)后復(fù)發(fā)率較高,其原因可能為移植物的消解導(dǎo)致解剖結(jié)局改變所致。Pierce等[25,26]對(duì)新西蘭大白兔進(jìn)行研究,為期 9個(gè)月的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察中,ACTM引起的宿主反應(yīng)較人工合成聚丙烯補(bǔ)片為重,這與另一些 6～12周的短期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果[27,28]相符。而目前臨床運(yùn)用最為廣泛的大網(wǎng)眼聚丙烯補(bǔ)片,引發(fā)的是較輕微的慢性炎癥反應(yīng),與宿主基質(zhì)的相容性較好[29,30]。Pierce還認(rèn)為,ACTM補(bǔ)片在體內(nèi)降解正是由于其引發(fā)的宿主異物反應(yīng)所致,從這一點(diǎn)上看,ACTM補(bǔ)片與早年出現(xiàn)的可吸收補(bǔ)片結(jié)局類似,臨床復(fù)發(fā)率高也是由此造成的。但也有較為長期的臨床觀察提示[31],ACTM補(bǔ)片在作為尿道懸吊吊帶材料時(shí),引起的炎癥反應(yīng)極輕,術(shù)后 58和 67周觀察表明,移植物已消失,并被致密結(jié)締組織取代,雖然周圍炎癥反應(yīng)很輕,但運(yùn)用 ACTM補(bǔ)片進(jìn)行尿道懸吊,術(shù)后復(fù)發(fā)率很高。

5 小結(jié)

脫細(xì)胞生物組織補(bǔ)片在盆底重建手術(shù)中的應(yīng)用,方法簡單,操作容易,異物反應(yīng)小,陰道侵蝕發(fā)生率低,但術(shù)后復(fù)發(fā)率較高且缺乏長期臨床觀察數(shù)據(jù),其長期效果有待進(jìn)一步觀察,要想成為盆底修復(fù)的理想材料,尚需在生物力學(xué)性能和降解率的調(diào)節(jié)方面做進(jìn)一步改進(jìn)。

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