羊膜移植在眼科領域中的合理應用

徐建江 姚靜

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·專家筆談·

羊膜移植在眼科領域中的合理應用

徐建江 姚靜

隨著對羊膜特性的深入認識，傳統(tǒng)羊膜移植的適應證逐漸擴大，并且出現(xiàn)了各種新型羊膜制品。本文主要對目前羊膜移植在眼科的進展和合理應用做一概述。(中國眼耳鼻喉科雜志，2015，15：3-5)

羊膜；眼表重建；移植

羊膜最早被用于皮膚移植和燒傷貼敷。1940年，De Rotth首先將羊膜應用于眼科，治療瞼球粘連。1995年，Kim等[1]應用保存的人羊膜治療眼表疾病取得成功。自此，國內(nèi)外陸續(xù)有羊膜移植治療眼表疾病的報道。隨著對羊膜生物學特性認識的深入，羊膜移植在眼科領域的應用也更加廣泛和深入，已成為眼表重建的重要手段。本文主要對近年來羊膜移植在眼科的應用進展做一綜述。

1 羊膜的生物學特性

人羊膜是從細胞滋養(yǎng)層衍化而來，是2層胎膜的內(nèi)層。正常羊膜薄而透明，無血管、淋巴管和神經(jīng)，厚度為0.02～0.5 mm。光學顯微鏡下觀察，羊膜分為上皮層、基底膜和基質層，基質層進一步分為致密層、成纖維細胞層和海綿層。

1.1 促進上皮化 羊膜的基底膜是全身最厚的基底膜，含Ⅳ型、Ⅴ型和Ⅶ型膠原，層粘連蛋白，纖連蛋白和硫酸肝素蛋白多糖等——與結膜、角膜和角膜緣的基底膜成分基本相同，成為眼表重建的理想材料，提供健康的上皮下環(huán)境，促進上皮黏附、遷移和分化，并能維持上皮細胞的形態(tài)和分化，阻止其凋亡，延長其壽命，維持干細胞的克隆性。羊膜基質分泌的生長因子也可促進上皮細胞的生長[2-3]。

1.2 抑制纖維化 羊膜的基質是由成纖維細胞、膠原、蛋白多糖、糖蛋白和透明質酸等組成的疏松網(wǎng)狀結構?；|含有多種生長因子，如肝細胞生長因子(HGF)、表皮生長因子(EGF)、轉化生長因子(transformation growth factor, TGF)、角質細胞生長因子(KGF)，有助于減少瘢痕。基質通過抑制TGF-β的信號系統(tǒng)抑制結膜、角膜及角膜緣成纖維細胞的增生和向肌纖維母細胞分化，抑制纖維化，減少瘢痕形成[2, 4]。

1.3 抑制炎癥和新生血管 羊膜作為屏障阻隔炎癥細胞和炎癥介質與眼表的接觸[5]?；|可通過抑制一些炎癥因子[如白細胞介素1α(interleukin 1α, IL-1α)、IL-2、IL-8、γ干擾素、腫瘤壞死因子β(tumor necrosis factor β, TNF-β)、TNF-α，堿性成纖維細胞生長因子和血小板衍生因子]的表達和活性，發(fā)揮其抗炎特性。強效的抗炎蛋白(如IL-10、IL-1受體拮抗劑)和多種蛋白酶(如基質金屬蛋白酶2、基質金屬蛋白酶9、一氧化氮合酶)抑制劑也參與抑制炎癥的過程?；|也可釋放抗血管生成因子(如色素上皮衍生因子、IL-1受體拮抗劑、IL-10、基質金屬蛋白酶的組織抑制劑、膠原18、血小板反應素-1)，減少血管內(nèi)皮細胞的增生，抑制新生血管[2, 6]。

1.4 其他 近年來發(fā)現(xiàn)羊膜具有抵抗細菌和病毒感染，減輕疼痛，促進神經(jīng)生長等作用，但具體的作用機制有待進一步研究。

2 羊膜移植的臨床適應證

基于羊膜的這些生物學特性，目前在眼科主要應用于眼表重建，包括結膜表面和角膜表面重建(表1)，其適應證正不斷擴大中。除了上述提到的臨床適應證，近年來羊膜也開始應用于青光眼手術、限制性斜視和干眼癥中。

表1 羊膜移植的適應證

2.1 青光眼手術 青光眼濾過性手術最大的挑戰(zhàn)是瘢痕化，盡管抗代謝藥和生物膠的使用解決了一部分問題，但前者的毒性作用和后者的昂貴價格限制了其臨床應用。由于羊膜具有抗纖維化和高度的水傳導性[3]，近年來嘗試將單層或多層羊膜移植到鞏膜瓣下或結膜瓣下，發(fā)現(xiàn)可以減少濾過泡瘢痕的形成，使眼壓下降更理想[7]。濾過泡漏也可用羊膜修補，羊膜在修補濾過泡的同時保留了濾過泡的功能，但對于結膜失活和缺血導致的晚期濾過泡漏，羊膜的修補效果差[8- 9]。羊膜移植也可防止閥門管暴露。AmnioGuard是一種商品化的保存羊膜制品，約300 μm厚，用于閥門管植入手術中覆蓋在閥門管表面。初步的研究[10]結果發(fā)現(xiàn)，其能在閥門管上方形成一層Tenon樣結構，可有效防止閥門管的暴露。

2.2 限制性斜視 眼外肌、結膜、Tenon囊和鞏膜之間瘢痕的形成可能導致斜視手術失敗。羊膜移植可以減少因結膜瘢痕、脂肪粘連綜合征和直肌收縮引起的粘連，提高手術成功率[11]。

2.3 干眼癥 在干眼癥中，羊膜可直接覆蓋于淚小點處，達到閉塞淚小點的作用。近年有用羊膜制成的淚小點栓子來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的栓子。由于羊膜的主要成分為多種膠原，植入淚道后在體液/淚液膠原酶作用下逐漸降解，質地柔軟，不會對淚道壁造成損傷，留有的尖端不會給患者造成異物感，且可隨時在裂隙燈下夾取尖端取出[12]。

3 羊膜移植的新進展

近年來，在傳統(tǒng)羊膜移植的基礎上，出現(xiàn)了各種新型羊膜制品，包括細胞培養(yǎng)載體、膜控緩釋系統(tǒng)、羊膜提取液和羊膜活細胞制品等，開拓了羊膜移植在眼科應用的新領域。

3.1 細胞培養(yǎng)載體 多種細胞都能在羊膜上培養(yǎng)，常見的用于眼表重建的有角膜緣上皮細胞、角膜上皮細胞、結膜上皮細胞、角膜內(nèi)皮細胞和口腔黏膜等[13]，少見的有培養(yǎng)皮膚前體細胞向結膜上皮細胞分化[14]，培養(yǎng)臍帶干細胞或牙髓干細胞向角膜上皮細胞分化。由于羊膜特有的基底膜能促進細胞的移行與黏附，羊膜分泌的大量生長因子能促進細胞的生長與分化，具有常規(guī)載體無法比擬的優(yōu)勢。目前羊膜作為細胞培養(yǎng)載體在眼科主要用于各種疾病引起的嚴重角膜緣干細胞缺乏，解決了自體干細胞缺乏問題。但究竟使用完整的羊膜還是去上皮的羊膜作為載體目前還存在爭議。有研究表明，完整羊膜更利于細胞表達角膜緣上皮細胞基因型，而去上皮羊膜則更有利于細胞表達角膜上皮細胞基因型?；诎踩钥紤]，目前多采用去上皮羊膜作為細胞培養(yǎng)載體。最近有文獻[15]報道了一種三維微?；蚰ぷ鳛閼腋∨囵B(yǎng)的細胞載體。該細胞載體為白色半透明，直徑300～600 mm，表面沒有細胞成分，基底膜完整連續(xù)，基底膜下的膠原纖維互相交織，成孔洞狀結構。這種新型載體在眼表組織工程中的作用有待進一步研究。

3.2 膜控緩釋系統(tǒng) 羊膜基質層的網(wǎng)狀結構使其可以通過生物學改良成為良好的藥物載體，能容納大量的藥物分子，并隨著羊膜的緩慢降解，在較長時間內(nèi)逐步釋放，維持局部有效藥物濃度，成為良好的膜控半定量釋藥系統(tǒng)。而且羊膜的親水性和透氧性遠高于角膜接觸鏡，且具有減輕炎性反應、抑制瘢痕化、促進角膜創(chuàng)傷愈合與維持眼表穩(wěn)定的優(yōu)點，因此，羊膜作為潛在的控釋給藥系統(tǒng)在眼科具有極大的應用前景。有文獻[16]報道，單層羊膜預先浸泡在氧氟沙星溶液中2 h吸收達到飽和，可緩慢釋放至少7 h。浸泡阿昔洛韋的羊膜能明顯抑制細胞內(nèi)單純皰疹病毒的復制[17]。目前研究的藥物主要有，抗生素類、抗病毒類和抗真菌類用于感染性角膜潰瘍，抗增殖類用于青光眼手術，生長因子促進上皮的再生。如何通過不同藥物的聯(lián)合達到協(xié)同作用，通過脂質體或殼聚糖納米粒等生物材料與羊膜的結合來延長藥物作用時間和提高藥物釋放的穩(wěn)定性等將是今后研究的方向。

3.3 羊膜提取液 為了方便臨床應用，羊膜提取液應運而生。2005年，意大利人首先在歐洲獲得該項專利，目前已有商品化產(chǎn)品可以在歐洲購買。同年劉祖國教授在我國也獲得羊膜提取液的專利。有研究[18-19]發(fā)現(xiàn)，羊膜提取液同樣具有促進上皮化、減輕炎癥和抑制新生血管的作用。將羊膜提取液局部應用于化學傷的患眼，發(fā)現(xiàn)可有效減輕炎癥和促進上皮化，特別是對輕中度的急性化學傷[20]，但對彌漫性角膜緣干細胞缺乏者無效，具體機制有待進一步研究。

3.4 羊膜活細胞制品 羊膜中可分離出間充質細胞和上皮細胞。間充質細胞具有擴增能力強、免疫原性低的干細胞性質，在適宜的條件下可分化為神經(jīng)細胞、心肌細胞、軟骨細胞等，是組織工程種子細胞的新來源。對上皮細胞的體外研究發(fā)現(xiàn)，它具有眼表重建的潛在應用價值，但目前尚無眼科應用的相關報道。近年來的許多研究表明，羊膜上皮細胞可合成和分泌多種神經(jīng)遞質及神經(jīng)營養(yǎng)因子，可用來修復神經(jīng)損傷。

3.5 其他 羊膜薄且易于卷曲，手術操作有一定的難度。Zakaria等[21]利用羊膜環(huán)和纖維蛋白膠將羊膜精確地移植到植床，提供了一種快速、標準化、無需縫線的羊膜移植方法。ProKera是一種食品藥品管理局(FDA)批準的裝置。雙環(huán)PMMA底部黏附一層冷凍保存羊膜，類似一個鞏膜接觸鏡，直徑15 mm或16 mm，其配戴和取出都十分方便，而且單片包裝，運送和保存方便，已被應用于多種眼表疾病，如持續(xù)性上皮缺損和化學傷等[10]。

隨著對羊膜細胞和分子機制的闡明，組織工程的發(fā)展，手術技術的改進，羊膜移植的適應證必將不斷擴大。盡管羊膜是目前眼表重建的金標準，具有無法比擬的優(yōu)越性，但羊膜也有極少數(shù)并發(fā)癥，如感染、肉芽腫反應等，而且羊膜本身不含活細胞，仍需要依靠宿主的正常狀態(tài)，炎癥和缺血都會影響羊膜移植的成功率。目前迫切需要多中心、前瞻性的隨機對照研究來指導臨床應用，真正使羊膜移植做到規(guī)范、高效和精確。

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(本文編輯 諸靜英)

Rational application of amniotic membrane transplantation in ocular disorders

XUJian-jiang,YAOJing.

DepartmentofOphthalmology,EyeEarNoseandThroatHospitalofFudanUniversity,Shanghai200031,China

XU Jian-jiang, Email: jianjiangxu@126.com

With the deep realization of the properties of amniotic membrane, traditional indications of amniotic membrane transplantation are expanding. It has also prompted the advent of many novel amniotic membrane products. This article will focus on recent advances and rational application of amniotic membrance transplantation in ocular disorders. (Chin J Ophthalmol and Otorhinolaryngol,2015,15:3-5)

Amniotic membrane; Ocular surface reconstruction; Transplantation

復旦大學附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院眼科 上海 200031

徐建江(Email: jianjiangxu@126.com)

10.14166/j.issn.1671-2420.2015.01.002

2012-09-26)