脫細(xì)胞人工真皮基質(zhì)的研究進(jìn)展

張軒龍，唐健，姚剛

(南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 江蘇省人民醫(yī)院整形燒傷外科，南京 210009)

皮膚是人體最大的器官，具有保護(hù)深部組織、防止病原侵入的作用。各種致傷因素均可破壞皮膚的完整性，進(jìn)而形成創(chuàng)面。創(chuàng)傷不僅會損傷皮膚屏障，導(dǎo)致組織液丟失和酸堿平衡紊亂，嚴(yán)重時還可誘發(fā)感染和休克，威脅患者生命安全[1]。植皮術(shù)與皮瓣移植術(shù)是修復(fù)體表創(chuàng)面的常見手段，但植皮術(shù)后常出現(xiàn)嚴(yán)重的瘢痕攣縮，影響美觀；而皮瓣移植術(shù)操作復(fù)雜，術(shù)后皮膚缺損處形態(tài)臃腫，關(guān)節(jié)活動受限[2-3]。脫細(xì)胞人工真皮基質(zhì)(acellular dermal matrix，ADM)是一種雙層生物修復(fù)材料，可簡便、有效地修復(fù)各種急慢性創(chuàng)面，并可彌補(bǔ)植皮術(shù)與皮瓣移植術(shù)的缺陷；ADM表面半透硅膠膜具有表皮功能，不僅可調(diào)控創(chuàng)面內(nèi)外水蒸氣透過率，還有一定的延展性和抗張力性，可保護(hù)創(chuàng)面，為皮膚再生提供有利的濕性環(huán)境；ADM下層膠原基質(zhì)與真皮網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相似，可減少膠原纖維的堆積，并誘導(dǎo)血管再生，重塑真皮的結(jié)構(gòu)和功能[4-5]。ADM可降低手術(shù)的難度和風(fēng)險(xiǎn)，減少術(shù)后并發(fā)癥，提高患者生活質(zhì)量，目前已廣泛用于各種復(fù)雜性燒傷、創(chuàng)傷等創(chuàng)面的治療。此外，ADM還可用于瘢痕的治療、手足等重要部位的修復(fù)以及乳房、眼眶的重建等。因此，對ADM的深入探究不僅能夠宏觀了解其誘導(dǎo)皮膚再生的原理，也可為ADM的優(yōu)化及臨床應(yīng)用提供新的思路和方向?，F(xiàn)就ADM的研究進(jìn)展予以綜述。

1 真皮的結(jié)構(gòu)與功能

皮膚由外向內(nèi)依次分為表皮、真皮和皮下組織。成纖維細(xì)胞是真皮層中主要的細(xì)胞系，可分泌細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，促進(jìn)傷口愈合[6]。真皮層中的膠原纖維有序交聯(lián)，形成獨(dú)特的超微多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，賦予皮膚彈性，并具有抗機(jī)械摩擦力和傳導(dǎo)信號等作用[7]。毛細(xì)血管及淋巴管在真皮乳頭層內(nèi)交織形成真皮下血管網(wǎng)，為皮膚的存活提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)[8]。由于真皮中富含大量的感受器、神經(jīng)纖維以及毛囊、汗腺等，故皮膚還具有感知、分泌和調(diào)節(jié)體溫等功能[9]。真皮作為皮膚重要的功能層，在維持皮膚的完整性和新陳代謝方面發(fā)揮著重要作用。然而，由各種原因所致的皮膚全層缺損均可破壞真皮層的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致局部皮膚功能喪失，因此重塑真皮的結(jié)構(gòu)、誘導(dǎo)皮膚再生是目前創(chuàng)面修復(fù)重建外科的主要目的。

2 ADM的組織工程學(xué)研究進(jìn)展

皮膚替代品是一種人造皮膚產(chǎn)品，具有保護(hù)皮膚缺損創(chuàng)面、促進(jìn)表皮再生的作用[10]。異體皮作為皮膚替代品的一種曾廣泛應(yīng)用于燒傷、創(chuàng)傷的治療，但其具有抗原性，可引起創(chuàng)面炎癥細(xì)胞浸潤和免疫排斥反應(yīng)，因此只能暫時性封閉創(chuàng)面。

2.1ADM的結(jié)構(gòu)與功能 隨著對皮膚再生的深入研究，一種新型皮膚替代品——ADM在修復(fù)重建領(lǐng)域起到更重要的作用。ADM由表面的硅膠層和下層的膠原基質(zhì)構(gòu)成，硅膠膜可封閉創(chuàng)面，為皮膚再生提供有利的濕性環(huán)境，還能夠防止膠原基質(zhì)的撕裂崩解，從而滿足不同外科手術(shù)操作的要求[11]。ADM下層膠原基質(zhì)可誘導(dǎo)毛細(xì)血管再生，增加氧濃度，為局部組織的愈合提供適宜的環(huán)境[12]；ADM的纖維條索交織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于毛細(xì)血管攀附，誘導(dǎo)真皮血管網(wǎng)再生，加速上皮細(xì)胞增殖、分化[13]。此外，ADM的膠原纖維可減少ECM堆積，抑制創(chuàng)面攣縮和瘢痕形成[14]。根據(jù)膠原基質(zhì)層中是否存在糖胺聚糖框架可將ADM分為有框架ADM和無框架ADM[15]；根據(jù)合成ADM膠原基質(zhì)的細(xì)胞來源，又可將其分為淺層成纖維細(xì)胞ADM和深層成纖維細(xì)胞ADM[16]，且無框架ADM/淺層成纖維細(xì)胞ADM的抗瘢痕效果優(yōu)于有框架ADM/深層成纖維細(xì)胞ADM[15-16]。雖然下層膠原基質(zhì)能夠改善創(chuàng)面基底的血運(yùn)，但其血管化速率慢，可能增加患者住院時間，而ADM血管化的機(jī)制研究可能成為未來研究和優(yōu)化的重點(diǎn)。此外，瘢痕是創(chuàng)面修復(fù)后的并發(fā)癥，其過度增生會嚴(yán)重影響患者美觀和生活質(zhì)量。因此，緩解甚至抑制瘢痕的發(fā)生、發(fā)展是未來臨床與基礎(chǔ)研究的共同目標(biāo)，而ADM纖維框架的合成與膠原基質(zhì)細(xì)胞種類的篩選則會是另一個研究方向。

2.2ADM的安全性 安全性是植入性生物材料首要考慮的問題，ADM膠原纖維基質(zhì)組分與人體真皮相近，主要由Ⅰ型膠原纖維和多聚糖等構(gòu)成[17]。動物實(shí)驗(yàn)表明，ADM很少引起炎癥細(xì)胞的異常浸潤和自身免疫的過度激活[18-19]，而植入體內(nèi)的ADM在被吸收的同時還可逐漸被新生組織取代，因此ADM具有較好的安全性與降解性。ADM不僅能夠模擬表皮，起到保護(hù)創(chuàng)面的作用，還可誘導(dǎo)真皮下血管網(wǎng)的再生，重塑真皮結(jié)構(gòu)與功能，抑制創(chuàng)面攣縮和瘢痕過度增生，同時ADM還具有低毒性和低致敏性[11-14]，這些特點(diǎn)為其在臨床應(yīng)用提供了有力的理論基礎(chǔ)。

3 ADM的外科研究進(jìn)展

燒傷、創(chuàng)傷和手術(shù)等因素均可造成大量皮膚軟組織缺損及深部組織(骨、血管、神經(jīng)和肌腱)外露，嚴(yán)重時還可破壞創(chuàng)面基底血供。ADM可有效修復(fù)皮損創(chuàng)面、保護(hù)深部組織，還能簡化手術(shù)方式，緩解修復(fù)術(shù)后瘢痕增生，減少術(shù)后并發(fā)癥，提高患者預(yù)后和生活質(zhì)量，因此廣泛應(yīng)用于外科領(lǐng)域。

3.1ADM在燒傷、創(chuàng)傷外科中的應(yīng)用 燒傷是由物理或化學(xué)等因素導(dǎo)致的皮膚急性損傷。燒傷早期可出現(xiàn)創(chuàng)面劇烈疼痛及組織液滲出過多[20]；深度燒傷則會嚴(yán)重?fù)p傷深部血管，影響創(chuàng)面血運(yùn)，增加修復(fù)難度[21]。ADM表面硅膠膜能夠封閉創(chuàng)面、緩解疼痛，同時其還具有半透性，可調(diào)控創(chuàng)面內(nèi)外氣液交換、減少滲出；此外，ADM的膠原纖維層可促進(jìn)毛細(xì)血管增生，誘導(dǎo)深度燒傷創(chuàng)面大量肉芽組織生長，提高Ⅱ期植皮存活率，促進(jìn)燒傷后皮損的愈合[11-13]。臨床試驗(yàn)證明，ADM可減輕燒傷后重要關(guān)節(jié)部位增生性瘢痕，改善關(guān)節(jié)活動度及患者生活質(zhì)量[22-23]。

雖然異體皮是治療燒傷的常見皮膚替代品，但其具有強(qiáng)抗原性，可引起嚴(yán)重的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致皮下積膿、溶解，甚至加重感染，且無法改善術(shù)后瘢痕；而ADM的成分與結(jié)構(gòu)更接近于人真皮組織，因此發(fā)生排斥反應(yīng)的概率低，且可減輕炎癥反應(yīng)對創(chuàng)面的刺激，與異體皮相比，ADM更有利于燒傷的修復(fù)[24]。皮瓣移植術(shù)是修復(fù)創(chuàng)傷所致深部組織(骨、肌腱等)外露的主要方法，但技術(shù)要求高，且術(shù)后會出現(xiàn)皮瓣血運(yùn)障礙和供區(qū)繼發(fā)皮膚缺損[25]。ADM中的膠原纖維則可形成軟組織墊，起到保護(hù)外露的骨、血管、神經(jīng)等組織的作用[26]。Verbelen等[27]應(yīng)用ADM聯(lián)合植皮手術(shù)成功修復(fù)了因外傷導(dǎo)致小腿皮膚缺損患者的脛骨外露創(chuàng)面。因此，ADM不僅能夠有效修復(fù)創(chuàng)傷造成的深部組織外露等，還可簡化手術(shù)方式，減少手術(shù)創(chuàng)傷。綜上，ADM的硅膠膜可封閉創(chuàng)面、減輕疼痛，其下層的膠原纖維基質(zhì)還具有改善創(chuàng)面血運(yùn)、促進(jìn)創(chuàng)面愈合、保護(hù)深部組織的作用；同時，ADM能有效緩解燒傷后增生性瘢痕，改善外觀，提高術(shù)后生活質(zhì)量。因此，ADM有望成為修復(fù)重建外科治療中首選的皮膚替代品，其在燒創(chuàng)傷外科仍有較大的發(fā)展空間。

3.2ADM在老年慢性創(chuàng)面中的應(yīng)用 慢性創(chuàng)面以老化、缺血、炎癥為主要病理特征[28]。老年患者毛細(xì)血管密度低，導(dǎo)致局部創(chuàng)面缺血缺氧，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞分裂緩慢、愈合延遲[29]。此外，大量炎癥細(xì)胞浸潤以及活性氧類自由基的過度釋放可破壞真皮組織的結(jié)構(gòu)，而缺血缺氧又可進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)和氧化損傷[30]。ADM可誘導(dǎo)創(chuàng)面內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子的表達(dá)和血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移，改善慢性創(chuàng)面缺血環(huán)境，緩解繼發(fā)氧化損傷[31]。臨床研究證明，ADM不僅可縮短慢性糖尿病足創(chuàng)面的愈合時間，還可用于慢性靜脈性潰瘍的治療[32-33]。慢性創(chuàng)面常出現(xiàn)多種細(xì)菌定植，ADM直接用于這些慢性創(chuàng)面可能導(dǎo)致其膠原纖維崩解，甚至加重患者感染[34]。因此，ADM的抗感染及抗膠原崩解能力也可能成為未來研究的新方向。慢性創(chuàng)面遷延不愈可影響老年患者的生活質(zhì)量，ADM可通過促進(jìn)毛細(xì)血管增生改善局部創(chuàng)面內(nèi)微環(huán)境，減輕缺血缺氧造成的一系列損傷，從而加速創(chuàng)面愈合，且ADM聯(lián)合植皮的手術(shù)方式創(chuàng)傷小，因此可成為無法耐受較大手術(shù)創(chuàng)傷的老年患者的首選治療方案。

3.3ADM在瘢痕整復(fù)中的應(yīng)用 人真皮組織是由大量Ⅰ型膠原蛋白和糖胺聚糖有序排列而成[35]。成纖維細(xì)胞的過度活化及ECM的大量無序堆積是增生性瘢痕的主要病理學(xué)基礎(chǔ)[36]。皮膚外傷后，真皮內(nèi)膠原框架缺失，成纖維細(xì)胞無序分布，而成纖維細(xì)胞分泌的ECM在表皮下排列紊亂，導(dǎo)致?lián)p傷部位皮膚彈性降低和瘢痕組織形成[37]。由于ADM膠原纖維排列規(guī)則，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞規(guī)律分布于纖維框架內(nèi)[38]，因此ADM誘導(dǎo)的新生組織接近于人正常真皮組織。此外，機(jī)械力在增生性瘢痕的發(fā)生、發(fā)展中也發(fā)揮重要作用[39]。ADM的膠原纖維基質(zhì)可重塑真皮結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)皮膚的抗機(jī)械強(qiáng)度能力，降低傷口張力[40]。邱學(xué)文和王甲漢[41]通過動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，ADM可顯著改善創(chuàng)面瘢痕攣縮。多項(xiàng)臨床分析證明，ADM聯(lián)合皮膚移植術(shù)不僅可治療瘢痕疙瘩，還能改善面部嚴(yán)重?zé)齻鸬鸟：蹟伩s，顯著改善患者的外貌和生活質(zhì)量[42-43]。

直接縫合、植皮或皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)是修復(fù)瘢痕切除后皮膚缺損的常見方法。直接縫合切口張力較大，術(shù)后極易復(fù)發(fā)；皮瓣轉(zhuǎn)移術(shù)雖可降低創(chuàng)面的張力，但手術(shù)操作難度大，對患者創(chuàng)傷較大；而植皮術(shù)則會影響患者局部形態(tài)和美觀。ADM可誘導(dǎo)真皮再生，降低創(chuàng)面張力，從而緩解甚至抑制瘢痕的過度增生，降低其復(fù)發(fā)率，同時可達(dá)到較好的美學(xué)效果，因此ADM有望成為臨床治療增生性瘢痕的新方法。

3.4ADM在手外科中的應(yīng)用 穿支皮瓣和游離皮瓣可用于修復(fù)手外傷創(chuàng)面[44-45]，但術(shù)后形態(tài)臃腫，影響手部形態(tài)和功能。Haslik等[46]在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，ADM在修復(fù)皮膚全層缺損創(chuàng)面的同時，還可保留手、腕等重要功能部位的形態(tài)與功能。手外傷后同樣會引起深部組織暴露和粘連，而ADM可緩解皮損處血管、神經(jīng)和肌腱等組織的纖維化[47]，ADM下層膠原基質(zhì)既可抑制瘢痕組織的過度增生，又能起到分隔作用，防止深部組織之間或深部組織與皮下組織的粘連。手指脫套傷后指骨外露創(chuàng)面的修復(fù)難度大，對于嚴(yán)重的手指皮膚缺損患者需行截指術(shù)切除無法修復(fù)的指骨組織。Maruccia等[48]應(yīng)用ADM成功修復(fù)了18例手指皮膚脫套傷，這種全新的手術(shù)方式避免了截指給患者造成的傷害，并可最大限度地恢復(fù)手指的屈伸功能。此外，ADM還可用于甲床缺損創(chuàng)面的修復(fù)重建。Fiedler等[49]應(yīng)用ADM修復(fù)甲床損傷后的皮膚缺損創(chuàng)面，不僅改善了手指的外觀，還起到了保護(hù)甲床的作用。

手外傷常給患者造成嚴(yán)重的心理創(chuàng)傷，且傷后修復(fù)重建難度較大，并發(fā)癥較嚴(yán)重，還影響患者的生活質(zhì)量。ADM的使用可恢復(fù)手各關(guān)節(jié)的形態(tài)和功能，降低手術(shù)難度，減輕肌腱粘連，改善患者預(yù)后。隨著對ADM研究的不斷深入，這種新興生物材料可能成為解決各種類型手外傷問題的有效方法。

3.5ADM在其他外科中的應(yīng)用 ADM還可用于修復(fù)皮膚惡性腫瘤擴(kuò)大切除術(shù)導(dǎo)致的足底缺損創(chuàng)面[50]，ADM聯(lián)合自體皮移植手術(shù)不僅能夠簡化復(fù)雜皮瓣移植術(shù)，還能減輕植皮區(qū)磨損，重塑足底負(fù)重功能。近年來，ADM在乳腺癌術(shù)后修復(fù)重建中的應(yīng)用也備受關(guān)注，ADM可增加乳房皮膚的厚度，減輕手術(shù)對前鋸肌的損傷，降低假體外露的風(fēng)險(xiǎn)，有效改善術(shù)后皮膚外觀[51]。ADM也可用于眼外科眼球摘除術(shù)后修復(fù)重建。ADM可修復(fù)眼眶軟組織缺損，改善患者外觀，同時可為后期植入的義眼提供良好的支撐[52]。除皮膚軟組織缺損外，ADM還可用于腔隙性臟器的修復(fù)。Bassuner等[53]應(yīng)用ADM成功治愈了40例因肺葉切除術(shù)導(dǎo)致膈肌缺損的患者，ADM的使用不僅可減少創(chuàng)傷，還可作為胸腔潛在感染可能情況下的替代治療方案。

4 問題與展望

ADM表面的硅膠膜可以起到保護(hù)創(chuàng)面、緩解疼痛的作用，而其下層硅膠膜可重塑人體正常真皮結(jié)構(gòu)，恢復(fù)皮膚完整性和功能，并達(dá)到較好的美學(xué)效果，因此適用于燒傷創(chuàng)傷、慢性創(chuàng)面、瘢痕及手外傷等的修復(fù)重建。ADM不僅能夠改善患者的生活質(zhì)量，還可簡化手術(shù)流程，降低傳統(tǒng)外科手術(shù)對患者造成的額外創(chuàng)傷，因此ADM在外科治療中的應(yīng)用越來越廣泛，而其臨床轉(zhuǎn)化也具有更廣闊的研究空間。然而，目前關(guān)于ADM的基礎(chǔ)性研究還存在一定的局限性：①ADM涉及多種細(xì)胞的篩選與共培養(yǎng)[54]，膠原基質(zhì)合成周期長、成本高；②ADM對于汗腺、毛發(fā)的再生和皮膚顏色的調(diào)控仍存在一定局限；③在臨床應(yīng)用中，ADM的促血管化時間平均為14 d，可能增加患者的住院時間和治療費(fèi)用；④ADM不能用于感染性創(chuàng)面，這顯著限制了其在慢性創(chuàng)面中的應(yīng)用。因此，未來對ADM促血管化機(jī)制及抗感染的研究也具有一定的積極意義。