脫細胞真皮基質在整形外科領域的研究及應用進展

任 燁, 鄧辰亮, 楊松林

綜 述

脫細胞真皮基質在整形外科領域的研究及應用進展

任 燁, 鄧辰亮, 楊松林

脫細胞真皮基質； 整形外科； 組織替代； 基本特性

脫細胞真皮基質(acellular dermal matrix, ADM)是一種新型的組織工程材料，是由人或動物皮膚組織經(jīng)各種物理和化學方法，去除表皮及真皮層的細胞成分，保留完整的膠原等細胞外基質蛋白和基底膜而制成。也就是說，ADM中沒有細胞成分，但包含除細胞之外的幾乎所有成分、結構和功能。由于其具有良好的物理、化學和生物學特性，在創(chuàng)傷修復、組織填充和組織再生中已得到廣泛應用。移植物的免疫排斥是異體或異種移植和材料應用的最大難題，但是，冷凍干燥后的滅活骨在移植后不會引起宿主的免疫排斥反應，但允許宿主細胞的重塑和新骨形成(FP Kreuz，1951年)。筆者現(xiàn)重點對ADM的基本特性及其在整形外科領域的臨床應用綜述如下。

1 分類與制備

1.1 分類

①根據(jù)材料不同，分為同種異體ADM和異種ADM。分別來自人類尸體皮膚和豬皮、牛皮等。有研究表明，兩種來源ADM的基本特性并無明顯差異[1-2]。②根據(jù)膠原結構不同，分為交聯(lián)型和非交聯(lián)型。交聯(lián)型相比于非交聯(lián)型，其機械強度更高，而降解吸收率更低[3]。前者彈性蛋白較少而膠原蛋白較多，可用于局部塑形或張力較大的位置；后者彈性蛋白較多，而膠原蛋白較少，可用于無張力創(chuàng)面修復和組織填充[4]。③根據(jù)外形的不同，分為片狀型和微粒型。前者應用較多，后者多用于注射填充。

1.2 制備

ADM制備的原材料是人類尸體皮膚或動物皮膚。市場上有多種ADM產(chǎn)品，各有其特點，雖然具體處理方式和方法不同，但其制作都是基于同一原理。在基本方法的基礎上，ADM可經(jīng)不同的處理方法獲得不同的生物學特性。例如豬ADM的物理特性，可通過價格低廉、無毒的交聯(lián)方式得到加強，從而增加其在生物醫(yī)學領域中的應用[4]。

2 基本特性及移植后轉歸

2.1 物理學特性

真皮在去除細胞后變成多孔的三維網(wǎng)格結構，較為完整地保留了膠原纖維、基底膜和彈性纖維等基質成分。實驗表明，在處理過程中各種物理、化學處理方式并未明顯改變物理特性，機械強度也與真皮處理前類似[5]。此外，ADM可通過交聯(lián)劑的作用使膠原交聯(lián)，對其強度、彈性、韌性等生物力學特性進一步加強[6-7]。

2.2 組織學特性

全層皮膚損傷的創(chuàng)面通常以瘢痕修復愈合，瘢痕表面粗糙不平、彈性差及程度不同的攣縮嚴重影響美觀和功能。由于ADM保留了完整的基質結構，當成纖維細胞和內(nèi)皮細胞遷入時可沿原細胞孔隙生長，均勻排布在ADM上，有效減少了瘢痕形成。研究表明，ADM用于創(chuàng)面修復后，組織學分析顯示再生皮膚表面光滑，無增生性瘢痕和明顯的色素沉著，柔軟而富有彈性，光鏡下可見膠原排列和均勻的成纖維細胞分布，無明顯炎癥細胞浸潤[8-9]。

2.3 生物學特性

免疫學研究表明，宿主抗移植物反應主要由宿主特異性免疫細胞識別異體組織細胞表面抗原引起，而對基質成分的排斥反應極弱。ADM去除了可引起免疫排斥的成纖維細胞、內(nèi)皮細胞等細胞成分，成為無排斥的異體組織，具有良好的生物相容性。大量研究和臨床實踐證明，應用ADM導致的免疫排斥反應極微，無明顯炎癥細胞浸潤，無包膜形成或包膜極薄。雖然ADM生物相容性很好，但畢竟是異物成分。Jiang和Chen[10]在燒傷患者中對自體皮膚、異體ADM和異種ADM移植所引起的不同炎癥反應程度做了對比，結果表明，盡管排斥反應不明顯，但三者移植部位炎癥介質濃度依次增高，這可能與細胞毒性淋巴細胞介導的免疫增強有關。

2.4 移植后轉歸

ADM在去除細胞成分、保留除細胞外固有組織結構的同時，使真皮成為具有無數(shù)三維格子網(wǎng)孔的立體結構，這些三維格子中包括多種物質，如Ⅰ～Ⅳ型膠原纖維蛋白、彈性蛋白、層黏連蛋白和多種細胞因子等[11]。ADM基底膜致密板和弓狀纖維的存留為表皮細胞的附著提供了良好的附著平臺，而真皮層的膠原網(wǎng)孔則為宿主細胞血管、神經(jīng)、淋巴管的生成和引入提供了條件。多網(wǎng)孔的膠原纖維以及存留的細胞因子使宿主成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞等可以快速長入，從而使ADM迅速血管化。Wong等[12]發(fā)現(xiàn)，ADM移植后1周在基質中就可見活躍的宿主細胞增殖；移植后3～14 d，宿主細胞和肌成纖維細胞的總量增加了8倍；內(nèi)皮細胞在移植后3～7 d增加了4倍,而7～14 d并無明顯增加，隨時間的推移內(nèi)皮細胞逐漸成熟，ADM逐漸血管化。同時，ADM復合皮瓣也支持淋巴管內(nèi)皮細胞的遷入和淋巴網(wǎng)的形成，移植后14 d，在ADM中即發(fā)現(xiàn)淋巴通道的生成。實驗表明,宿主對ADM的反應同正常傷口愈合過程相平行。

ADM主要成分為基質膠原骨架，既不是無機假體也不是活組織，在充分血管化之前無需代謝支持，不會被降解吸收，可保持穩(wěn)定的膠原特性。隨著宿主細胞的遷入及血管化程度的提高，宿主細胞分泌的細胞外基質逐漸增多，ADM本身的基質成分則在體內(nèi)被宿主細胞分泌的膠原酶等成分降解吸收。對于吸收程度，有學者認為,ADM的降解最終與成纖維細胞分泌細胞外基質形成動態(tài)平衡[13]，有的則認為，ADM最終完成一個爬行替代的過程[14]。但具體吸收率和吸收時間的關系尚有爭議。

3 整形外科領域應用

3.1 燒傷與瘢痕

3.1.1 燒傷 早期中厚皮片移植是深度燒傷治療的標準方法，但存在嚴重的供區(qū)不足和術后瘢痕攣縮問題，尤其是大面積全層燒傷的患者。早在19世紀90年代中期，Wainwright[8]就在其臨床研究中利用ADM材料Alloderm和網(wǎng)狀植皮復合移植于全層燒傷患者，并與僅用網(wǎng)狀植皮處進行對比。術后90 d效果提示,Alloderm可以有效改善網(wǎng)狀植皮的愈合特性，減輕炎癥反應，防止瘢痕增生和攣縮。此后，燒傷的治療變成了ADM的主要應用領域。ADM抗原性低、生物相容性好，移植于受區(qū)一旦血管化可提供類似于真皮的柔軟、耐磨持久、可避免機械損傷的特性。ADM和網(wǎng)狀刃厚皮片復合移植大大減少了皮膚供區(qū)量，且術后愈合時間縮短，減少了瘢痕形成和瘢痕攣縮，外形和色澤美觀，感覺良好，并發(fā)癥相對較低[15-16]。近年來，寬篩孔網(wǎng)狀刃厚皮片、培養(yǎng)的表皮細胞懸液、脂肪干細胞、間充質干細胞等和ADM的復合移植以及其他一些新方法的研究和應用,進一步減少了自體皮片的使用量，加快了燒傷創(chuàng)面的愈合速度，促進了患者外觀和功能的恢復[17-18]。

3.1.2 瘢痕 病理性瘢痕分為增生性瘢痕和瘢痕疙瘩，瘢痕治療的最大問題是其高復發(fā)率。由于病理性瘢痕動物模型的缺乏，瘢痕研究及治療進展緩慢，尤其是瘢痕疙瘩的治療，尚無有效方法。Patel和Lawrence Cervino[19]對8例瘢痕疙瘩切除后ADM植入治療的患者進行了一項回顧性調(diào)查，隨訪1～54個月無一例復發(fā)，僅有2例出現(xiàn)殘存硬結。Wang和Xia[20]將ADM與正常皮膚表皮和瘢痕組織表皮分別應用于燒傷后瘢痕增生患者的治療，結果顯示，前者再生皮膚與正常皮膚無差異，后者再生皮膚光滑，完全不同于質硬粗糙的瘢痕皮膚，且使瘢痕瘙癢癥狀得以根治或減輕。Chen等[21]報道了1例利用ADM和自體刃厚皮片復合移植治療嚴重燒傷后瘢痕增生致腕肘關節(jié)活動嚴重受限的病例，術后30 d和180 d觀察顯示,傷口愈合良好，且無嚴重瘢痕形成，患者肘關節(jié)活動度明顯改善。但是，ADM用于瘢痕治療的報道仍然較少，ADM對于瘢痕治療的應用尚需大量的研究和臨床實踐。

3.2 乳房整形

3.2.1 乳房再造與隆乳術 在美國，有一半的假體置入乳房再造術和隆乳術應用了ADM[22]。但是，臨床醫(yī)師對于防止假體置入后包膜攣縮等常見并發(fā)癥并無有效辦法。近年來，ADM在乳房重建和隆乳術方面的應用尤其廣泛，多篇文獻報道ADM用于乳房手術具有顯著效果。ADM可看做胸大肌的延長，減輕胸大肌的張力并使醫(yī)師更容易確定乳房下皺襞、擴張器或移植物的位置；ADM位于假體和皮膚之間，相當于在移植物和皮膚之間增加一保護層，避免了術后移植物顯露；ADM良好的生物相容性和物理特性則使包膜攣縮、移植物錯位等術后畸形的發(fā)生率大大減少。有報道稱，ADM還可加快組織擴張器對組織的擴張速度，但對此尚有爭議。McCarthy等[23]進行的多中心盲法隨機控制實驗表明，ADM用于假體置入乳房重建既不能減輕術后和擴張期疼痛，也不能加速術后擴張速度。此外，在乳房Ⅰ期和Ⅱ期再造、隆乳、畸形矯正、乳房固定等常見乳房手術中均有大量文獻報道。

3.2.2 乳頭乳暈重建 Chen等[24]在用永久性假體置換出擴張器時，將ADM卷成圓柱狀插入運用改良的C-V皮瓣技術重建的乳頭中心支撐重建乳頭，成功進行了19例手術。術后患者對乳頭形態(tài)和大小滿意率為100%，且隨訪7個月并無明顯萎縮吸收，同時減少了ADM使用的費用。另有運用三葉皮瓣結合ADM進行乳頭重建的報道，術后均取得滿意效果[25-26]。

Rao等[27]將ADM作為乳暈貼附移植物進行乳暈再造，術后24個再造乳暈重新血管化，新生表皮形成平均時間為8.1周。這一技術避免了因重建皮瓣缺損區(qū)后導致的乳房頂部扁平，使得重建乳暈更加自然美觀，減少了其他乳暈重建技術所導致的術后并發(fā)癥。術后乳暈顏色欠佳者用文身技術進行修飾。所有患者均取得滿意療效。

3.3 頭面部整形

頭部外傷、腫瘤切除等各種原因都可造成頭皮缺損，缺少覆蓋而血流又豐富的頭顱則成了細菌良好的培養(yǎng)基，常規(guī)方法在老年人或有糖尿病、嚴重心血管疾病的患者中存在禁忌或效果不佳，ADM的應用有望實現(xiàn)難治性頭皮缺損的Ⅰ期治療[28]。在很多眼部整形手術中，ADM的出現(xiàn)將使自體組織的應用逐漸減少[29]。大量研究表明，對于鼻部美容和功能整形，如鼻畸形矯正、空鼻綜合征的填充、鼻中隔穿孔和鼻外傷的治療以及在額鼻綜合征的鼻重建中，應用ADM代替硅膠假體和填充劑，術后美學效果更佳，并發(fā)癥更少[30-32]。ADM也用于唇腭裂修復，閉合腭咽，有效地減少了術后腭瘺形成率，并可對術后切口裂開、腭瘺和組織壞死進行修復[33-35]。此外，ADM可有效預防腮腺切除后耳顳綜合征，減少其發(fā)生率[36]。

3.4 軀干四肢

3.4.1 腹壁修復 傳統(tǒng)腹壁修復的材料為合成網(wǎng)片和自體組織，然而前者有時存在禁忌且不宜用于有感染風險的部位，后者用擴張器容易導致感染，用皮瓣又會造成供區(qū)新的損傷且操作復雜。在這種情況下，ADM的出現(xiàn)提供了解決這些問題的方法。研究表明，ADM對于微生物的滲透具有良好的抵抗力，因此，可用于易感染創(chuàng)面的修復[37]。Alloderm的應用有效地解決了腹外疝的復發(fā)率和腹壁筋膜覆蓋不足的問題，但是，由于人類皮膚來源的Alloderm具有良好彈性，在大面積腹壁缺損患者中應用時，容易導致患者腹壁膨出或松弛；而豬皮膚來源的Strattice則因為豬皮有較多的膠原蛋白和較少的彈性蛋白而更適于大面積腹壁缺損修復的應用。另外，ADM是否能防止內(nèi)臟器官粘連尚有爭議[38-39]，并非所有研究都表明，ADM應用于腹壁修復具有良好的效果。總之，ADM在腹壁修復中的應用效果還需要更多實驗研究來加以論證。

3.4.2 四肢修復 ADM在四肢燒傷中的應用前已述及。近年來ADM常被用做肌腱修復材料。Xu等[40]對8只因旋轉脫套傷導致岡上肌腱部分切除缺損的非洲綠猴應用ADM進行治療的研究。3個月時，組織學觀察，ADM表現(xiàn)為類似于自體肌腱的結構，成纖維細胞分布均勻，膠原纖維平行排列且可見豐富的血管；6個月時血管密度恢復到正常水平。免疫組化和血清學分析顯示，無明顯炎癥缺乏。研究表明，ADM允許宿主肌腱組織的長入，可能成為治療人類旋轉脫套傷的安全材料。Branch[41]應用ADM成功進行了3例跟腱修復手術，術后4～6周開始負重，術后2～3個月完全愈合，肌腱力量完全恢復，且無疼痛和慢性腫脹。這一技術的成功運用有效避免了采用自體肌腱移植的弊端，恢復了肌腱的原有寬度和張力，縮短了患者的恢復期。ADM良好的生物相容性和支撐效果，使其有可能成為肌腱修復的最佳材料。此外，ADM還在前臂筋膜裂開的修復、前臂橈側皮瓣切取后的創(chuàng)面修復、手腕神經(jīng)痛的治療、各種攣縮畸形的矯正中有所應用[42-43]。

3.5 會陰整形

Zhu等[44]用ADM對53例患有Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser綜合征的患者進行了陰道整形，術中無嚴重并發(fā)癥發(fā)生，術后有6例患者陰道穹窿部出現(xiàn)肉芽息肉。42例患者隨訪時間超過1年，解剖學效果良好，成功率100%，性生活也取得了較為滿意的效果。

由于缺乏有效的修復材料，長段尿道狹窄或尿道缺損的修復重建成為一大難題。毛長青等[45]利用組織工程學技術自制異體ADM，成功對12例患者進行了尿道重建，術后恢復良好。Zhang和Alei等[4647]將ADM放入陰莖皮下，ADM的應用使陰莖保持良好的外形和感覺，相比于自體脂肪移植等方法更是消除了供區(qū)新的損傷，顯著縮短了手術時間。

3.6 注射填充

隨著自體脂肪、膠原蛋白、透明質酸等注射填充劑的出現(xiàn)，微創(chuàng)整形技術得以不斷發(fā)展。但上述填充物都存在吸收快、術后外形或感覺欠佳等缺點。基于ADM良好的生物相容性、極低的免疫原性和炎癥反應性，ADM被制作成微粒型注射劑用于口唇、鼻唇溝等部位的注射填充，在移植成功率和組織質量方面都優(yōu)于自體脂肪移植。Cymetra是一種ADM注射填充劑型，用于隆唇填充效果更持久，紅唇高度更高，且外形和感覺更加自然[48]。近年來，學者們更傾向于一種“雞尾酒”療法的研究，即將自體脂肪、肌條、筋膜、成纖維細胞等混合移植，現(xiàn)有研究表明，ADM作為脂肪干細胞的擴增替代物和運輸載體進行混合移植可明顯提高脂肪干細胞的成活率[49]。

4 其他應用

盡管ADM的研究和應用時間較短，尚需要大量的隨機對照研究來充分驗證其應用效果。但ADM在整形外科領域的應用充分展現(xiàn)了其在真皮替代、組織填充、覆蓋與重建中的作用。除此之外，ADM在口腔醫(yī)學中的應用也得到了飛速發(fā)展，尤其是對于口腔黏膜缺損和牙齦萎縮等的治療。其他諸如骨科、胃腸外科、神經(jīng)外科、耳鼻咽喉科等各亞學科領域都在嘗試應用ADM來解決一些以前手術治療中存在的難題[50-52]。

5 總結

由于自體組織移植存在供區(qū)不足、供區(qū)新發(fā)損傷、移植成活率欠佳等缺點，所以，一種好的組織填充替代材料對于整形外科醫(yī)師來說至關重要。ADM的應用不但解決了自體組織移植存在的問題，還大大縮短了手術時間，減少了對患者的損傷。ADM無細胞毒性，免疫原性極低，種屬差異性低，生物相容性良好，使其在創(chuàng)傷修復、組織填充和組織再生的應用中發(fā)揮了巨大作用。但由于ADM產(chǎn)品較多，又各有其不同特性，在使用中外科醫(yī)師應根據(jù)用途不同選擇不同的ADM材料。我們應該意識到，ADM仍然處于發(fā)展階段，在很多方面仍不成熟，盡管ADM在各個領域的應用都有所報道，但由于其尚缺乏足夠的大樣本隨機對照研究證據(jù)的支持，及其費用較高，在廣泛應用中受到一定的限制，目前多只在特定情況下進行使用。同時，雖然多數(shù)研究顯示，ADM的應用可減少并發(fā)癥的發(fā)生，但仍有研究顯示，ADM相對于自體組織移植會增加術后并發(fā)癥的發(fā)生率，在使用前應該有計劃地制定相應的預防措施。再進一步對ADM常規(guī)應用研究的同時，有學者正在試圖將ADM與諸如生長因子、成纖維細胞等多種成分相結合應用；此外，基于ADM的制作原理，脫細胞基質正朝著三維立體化發(fā)展，實體器官脫細胞基質的研究有可能成為未來研究的熱點。

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200233 上海，上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院 整形外科

任 燁(1989-)，男，山東臨沂人，碩士研究生.

楊松林，200233，上海交通大學醫(yī)學院附屬第六人民醫(yī)院 整形外科，電子信箱：yangsonglin1961@vip.qq.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.08.010

2014-04-14)