小腸黏膜下層用作誘導(dǎo)組織再生及應(yīng)用

王鸞，王效杰

(1．沈陽(yáng)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2010級(jí)臨床醫(yī)學(xué)2班，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2．基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室)

小腸黏膜下層(small intestinal submucosa，SIS)作為一種天然細(xì)胞外基質(zhì)生物材料，擁有良好的組織相容性，可降解性和降解速率可控性，無(wú)抗原作用，維持生長(zhǎng)其上的細(xì)胞形態(tài)和表型，并增進(jìn)細(xì)胞的黏附和生殖，誘導(dǎo)組織再生，有一定孔隙率和一定機(jī)械強(qiáng)度[1]，最有可能在組織體內(nèi)完全再生，具備臨床應(yīng)用前景。

1 SIS的制備

1.1 物理方法 取體重大于200 kg封閉飼養(yǎng)豬的小腸。在運(yùn)輸過(guò)程中將小腸冰凍冷藏，完成清潔過(guò)程盡量在4 h內(nèi)。用裹有紗布的刀柄去除小腸的漿膜層和肌層，再此期間持續(xù)用40 ℃水沖洗。

1.2 化學(xué)方法 經(jīng)物理方法處理的小腸沿縱軸切開(kāi)，切成每段長(zhǎng)15 cm，按Abraham方法[2]制備?；瘜W(xué)方法處理過(guò)程的每一步均在室溫下進(jìn)行，材料和溶液體積的比例應(yīng)保持在1∶1 000[3]。

2 SIS的力學(xué)性能

SIS作為體內(nèi)組織工程生物材料，必須具有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性，以保證再生組織的大小和形狀。其本身應(yīng)該能夠提供暫時(shí)的機(jī)械支撐力，在承受體內(nèi)周?chē)M織的壓力時(shí)，再生細(xì)胞可以有足夠的生長(zhǎng)空間再生。而且這種機(jī)械支撐能力應(yīng)該能維持足夠時(shí)間，到再生組織本身具有足夠的機(jī)械承受能力為止。實(shí)驗(yàn)表明SIS在縱軸方向(無(wú)論是否剖開(kāi)管壁)的抗拉強(qiáng)度相當(dāng)于肌肉和韌帶組織的7/1和4/1，SIS具有各向異性的力學(xué)特點(diǎn)，無(wú)論管壁剖開(kāi)與否，沿SIS管腔縱軸拉伸方向的屈服力和最大應(yīng)力比剖開(kāi)管腔、垂直于管腔縱軸拉伸的屈服應(yīng)力大2倍，而垂直管腔失軸拉伸組的屈服應(yīng)變和最大應(yīng)變較大，達(dá)70%以上。因此它可能成為血管或皮膚的替代物[4]。

3 SIS組成結(jié)構(gòu)和生物學(xué)特性

SIS外觀呈淡白色，厚度80-100 μm，本質(zhì)為不含細(xì)胞的細(xì)胞外基質(zhì)。SIS主要含有膠原、氨基多糖、糖蛋白等成分。組織學(xué)觀察顯示，SIS的管腔面由致密的嗜伊紅染色材料組成。掃描電鏡可見(jiàn)SIS的管腔面較管腔外面更加光滑和致密。另外，SIS還含有多種生長(zhǎng)因子，對(duì)組織的修復(fù)重建及細(xì)胞的生長(zhǎng)有重要作用，其結(jié)構(gòu)非常有利于細(xì)胞的黏附、增殖和分化，并且能刺激細(xì)胞分泌膠原等，具有良好的生物相容性和適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性，且能承受周?chē)M織壓力，為再生細(xì)胞提供足夠的生長(zhǎng)空間，能迅速誘導(dǎo)細(xì)胞浸潤(rùn)、刺激血管生成和宿主細(xì)胞的成長(zhǎng)、分化，逐漸完全降解，產(chǎn)生的再生組織在結(jié)構(gòu)和功能上均與原有組織相似[5]。

4 應(yīng)用

4.1 泌尿管道 林茂虎等[6]應(yīng)用SIS修復(fù)大鼠實(shí)驗(yàn)性膀胱缺損，術(shù)后11個(gè)月組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)SIS誘導(dǎo)的再生膀胱組織內(nèi)含有正常膀胱組織所具備的泌尿道上皮層、平滑肌層和漿膜層，且不容易與正常的膀胱組織區(qū)分。SIS植入宿主體內(nèi)后，能迅速誘導(dǎo)細(xì)胞浸潤(rùn)，刺激血管生成和宿主細(xì)胞的長(zhǎng)入和分化產(chǎn)生的再生組織在結(jié)構(gòu)和功能上均與原有組織相似。經(jīng)進(jìn)一步的研究證實(shí)，SIS誘導(dǎo)再生的膀胱組織極有與正常膀胱組織相似的收縮力特征，并可見(jiàn)相應(yīng)的神經(jīng)再生。用SIS修復(fù)的實(shí)驗(yàn)性膀胱缺損的研究發(fā)現(xiàn)，15個(gè)月后再生的膀胱組織具有尿流動(dòng)力學(xué)的順應(yīng)性，膀胱容量和正常相接近，無(wú)副作用和上尿路的異常改變，組織學(xué)上再生膀胱組織含有與正常膀胱組織相似的三層結(jié)構(gòu)，力學(xué)上再生膀胱組織的壓力(張力)順應(yīng)性與正常對(duì)照組無(wú)顯著差異，均比移植前的SIS高30倍。

另外，豬SIS還可以進(jìn)行兔尿道缺損修補(bǔ)。SIS具有良好的促再生特性，應(yīng)用SIS修復(fù)的尿道缺損，可減少尿瘺和尿道狹窄的發(fā)生，術(shù)后4周可見(jiàn)上皮細(xì)胞再生，新生血管長(zhǎng)入；術(shù)后12周其基本組織結(jié)構(gòu)與正常尿道無(wú)明顯差異。行逆行尿道造影顯示，再生尿道的管腔與正常尿道無(wú)明顯差異，表明SIS作為尿道修復(fù)重建的替材料，不僅能實(shí)現(xiàn)組織學(xué)再生，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能的重建[7]。此外，還有修復(fù)人尿道成功的案例[8]。

4.2 肌腱 豬SIS替代兔跟腱的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，SIS替代肌腱的過(guò)程是代謝過(guò)程，經(jīng)過(guò)16周，SIS被宿主肌腱完全替代，其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能與正常肌腱極其接近，最終實(shí)現(xiàn)了組織工程的目標(biāo)—完全再生。表明體內(nèi)組織工程理論在肌腱再生方面是可行的[9]。

還可用SIS修復(fù)狗的跟腱缺損，再生肌腱組織的軸向張力強(qiáng)度和膠原組織排列方式與正常肌腱組織相似，免疫組化檢測(cè)顯示SIS在術(shù)后逐漸自行降解，表明它是作為一種暫時(shí)的基質(zhì)而引導(dǎo)機(jī)體組織的再生和修復(fù)[10]。

運(yùn)用SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，組間計(jì)量資料對(duì)比采用兩獨(dú)立樣本 t檢驗(yàn)和協(xié)方差分析，組間計(jì)數(shù)資料對(duì)比采用χ2檢驗(yàn)，以α=0.05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

4.3 皮膚 在小腸黏膜下基質(zhì)修復(fù)大鼠皮膚缺損中，SIS貼附皮膚不引起排斥反應(yīng)，無(wú)傷口感染。SIS在全層皮膚的創(chuàng)傷中能明顯促進(jìn)肉芽組織生長(zhǎng)和上皮再生。SIS組愈合好，無(wú)瘢痕，皮膚附件生長(zhǎng)良好，而其余對(duì)照組有瘢痕愈合，皮膚附件僅生長(zhǎng)于傷口邊緣處，實(shí)驗(yàn)表明SIS是一種良好的創(chuàng)傷藥膜[11]。

豬SIS治療兔背部皮膚缺損的實(shí)驗(yàn)研究表明，SIS修復(fù)后的結(jié)構(gòu)更接近于正常皮膚組織，可誘導(dǎo)鱗狀上皮細(xì)胞增生，并可減少瘢痕組織的生成，可作為支架材料用于皮膚缺損的修復(fù)[12]。

4.4 半月板的支架材料 用SIS修復(fù)的半月板與正常半月板在大體標(biāo)本和超聲檢查中相似，術(shù)后經(jīng)組織學(xué)檢查顯示SIS修復(fù)再生的半月板中見(jiàn)不到原先的SIS組織，免疫組化檢查可見(jiàn)其膠原組織的含量和分布與正常半月板相似[13]。

4.5 其他(硬腦膜、胰島、血管) 蘇琰等[14]用SIS分別修復(fù)大鼠和狗的硬腦膜缺損，術(shù)后都在SIS移植物的局部發(fā)現(xiàn)有紡錘形單核細(xì)胞浸潤(rùn)、嗜酸性染色的細(xì)胞外基質(zhì)和新生血管形成，SIS逐漸降解吸收，而腦脊液檢測(cè)和常規(guī)血清生化檢測(cè)均無(wú)明顯異常，也未見(jiàn)機(jī)體免疫排斥反應(yīng)或發(fā)生對(duì)腦皮質(zhì)的有害反應(yīng)。

此外，SIS還可以作為胰島移植作為治療1型糖尿病的有效方法，隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展移植的方法也得到了很大的改進(jìn)。利用SIS作為支架材料可以重建胰島營(yíng)養(yǎng)支持的微環(huán)境，進(jìn)而改善胰島功能。薛武軍[15]等利用SIS制作的三維支架材料具有空間定位，可供細(xì)胞遷移，與胰島在體外復(fù)合培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞在支架的表面附著良好。

5 問(wèn)題與展望

SIS是天然細(xì)胞外基質(zhì)，不含血管和細(xì)胞，植入體后不引起明顯的、有害的免疫排斥反應(yīng)，可以對(duì)局部的生物力學(xué)作用和微環(huán)境產(chǎn)生應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)組織的修復(fù)重塑，還能支持相關(guān)組織的增殖和分化，又具有良好的生物相容性，能在體內(nèi)自行降解。與其他材料相比，它還具有較強(qiáng)的抗感染能力。但目前的研究多限于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，盡管已經(jīng)涉足不同的組織修復(fù)，但在臨床應(yīng)用的研究還不夠多，更重要的是缺少臨床探索，有待加強(qiáng)和努力。

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