預構皮瓣再血管化的研究進展

近年來，工業、交通、能源等呈現高速發展，與此相關的大面積創傷、組織缺損病例也在逐年增加。這類創傷在修復后多遺留不同程度的畸形和功能障礙，尤其是顏面部創傷畸形，其治療仍是整形外科一個非常棘手的問題。該部位修復要求高、供區少，常規治療方法如植皮、皮瓣、皮膚軟組織擴張術等很難達到滿意的治療效果。預構皮瓣已逐漸成為一種有效治療創傷復雜且修復要求高的畸形或缺損的手段。

預構皮瓣是Yao[1]在1982年首先提出來的，根據受區需要，通過血管載體植入的方式，在不含軸型血管的區域構建出可帶血供轉移的組織瓣。但是，其血供范圍難以預計，可能會出現不可預料的部分壞死，尤其是皮瓣遠端。而再血管化不充分是造成預構皮瓣遠端壞死的主要原因，因此，預構皮瓣壞死的防治及機制研究已逐漸成為整形外科醫生研究的熱點問題。目前的理論認為皮瓣再血管化的形成存在兩種不同的途徑：一是血管形成，由已存在的血管通過出芽的方式形成廣泛的微血管；二是血管生成，由缺血部位的細胞分化而來[2]。依照這兩種機制，學者們采用促血管形成的生長因子（治療性血管形成）和細胞移植（治療性血管生成）來加速預構皮瓣的再血管化進程。

1生長因子療法促進預構皮瓣再血管化

生長因子/細胞因子能夠直接或間接加速血管的形成，許多學者采用促血管形成的生長因子，如:血管內皮細胞生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor， bFGF），轉化生長因子β（transforming growth factor beta ，TGF-β）、血小板源性生長因子（platelet-derived growth factor，PDGF）來促進預構皮瓣的再血管化。Iwasawa[3]將膠原作為TGF-β的載體置于血管束和皮膚之間，結果證實TGF-β可以縮短兔預構皮瓣再血管化的時間。Haws等[4]在豬的預構背闊肌皮瓣中，將攜帶bFGF的明膠海綿置于肌肉與皮下之間，術后微血管造影顯示bFGF治療組血管分支形成明顯增多；與對照組相比，bFGF治療組皮瓣幾乎未發生壞死，這說明bFGF可以增加皮瓣存活和血管生成，促進預構皮瓣成熟；而Hijjawi等[5]用Ⅰ型膠原包被的PDGF-B/ FGF2質粒DNA來改善大鼠橫行腹直肌皮瓣的缺血狀況，結果發現PDGF-B能夠明顯改善皮瓣存活情況而FGF2卻不能，不過FGF2也促進了毛細血管網的形成，只是不夠充分而已，這可能與蛋白的生物活性水平有關。國內李青峰等[6]應用重組人VEGF來促進由鼠尾血管束預構的大鼠下腹部預構皮瓣中新生血管的形成，結果證實術后5周VEGF組皮瓣存活面積較對照組有明顯提高，實驗中作者將VEGF和聚乙烯醇（PVA）混合應用避免其流失，皮瓣存活并沒有因為應用PVA而得到改善。黃晨昱等[7]用生物蛋白膠作為VEGF/bFGF載體及緩釋體來促進兔預構擴張皮瓣的形成，結果卻表明用生物蛋白膠承載生長因子優于直接應用，并且在改善皮瓣血流方面，VEGF起效快，作用強，時間短；bFGF起效慢，作用持久，不過兩者均能通過刺激細胞增殖和減少凋亡來促進血管新生和預構擴張皮瓣成熟。應用緩釋技術可以延長生長因子的作用時間，缺點是需要的蛋白量大。近年來主要是通過基因治療技術來延緩它的釋放。Gurunluoglu[8]將腺病毒介導的血管內皮生長因子(Ad-VEGF) 局部皮下注射于預構的大鼠腹部島狀皮瓣的血管蒂周圍，與其他兩組相比， Ad-VEGF治療組預構皮瓣的存活面積顯著性提高，雖然不能對形成的血管進行定量分析，可是微血管造影顯示Ad-VEGF治療組血管蒂周圍新生血管明顯增多。丁志等[9]將腺病毒-VEGF基因重組體皮下注射于大鼠腹部預構皮瓣植入血管蒂周圍，結果證實植入血管周圍新生血管豐富，以毛細血管為主，這說明腺病毒-VEGF基因重組體能通過促進預構皮瓣的血管新生，增加預構皮瓣的存活率。

以上研究證實生長因子的應用使主動刺激血管新生成為可能。目前普遍認為在這些生長因子中，VEGF是一種最重要的血管生成因子，能特異性結合內皮細胞受體并促進內皮細胞生長，增加細胞的通透性，促進其有絲分裂，由于VEGF半衰期短，約是30～45min，缺血環境下可延長到6～8h[6]，因此，不能持續發揮作用，此外價格昂貴也限制了其應用，并且外源性細胞因子作用的發揮還受到內皮細胞數量的限制，基因治療具有使機體感染病毒的危險。因此，無論是局部應用血管生長因子還是給予基因治療都不能既沒有明顯的副作用又能取得良好的效果。血管生長和組織再生是復雜的、多基因活動，在不同時間可能需要多種生長因子的參與[10]。許多學者還認為若只給予單一的細胞因子或生長因子不可能產生明顯的臨床效果[11]。

2細胞療法促進預構皮瓣再血管化

細胞生物學的發展開辟了醫學發展的新時代，干細胞已成為當今世界醫學研究的熱點問題。再生醫學和整形外科主要用于修復或替代人體已缺失、受損或老化的細胞，并重建它們的功能[4]。這個過程主要取決于受損或缺失組織的血管化程度，血管形成卻限制了再生醫學和整形外科的發展，并且它決定著皮瓣或皮片的存活。單一的細胞因子或生長激素不足以調控血管化這一復雜級聯過程。細胞移植被認為是對局部環境進行長期調控的最佳方法之一，干細胞能夠促進缺血組織包括皮瓣的血管形成已經得到證實。

2.1骨髓間充質干細胞（bone marrow derived stem cells， BMSCs）：BMSCs來源方便，分離培養容易，具有自我更新和多向分化能力。對各類缺血性疾病具有一定的治療效果。BMSCs用于心肌缺血的治療，可以減少缺血壞死面積，增加缺血區毛細血管數量，改善心肌功能[12]。Fu 等[13]認為BMSCs可以分化為血管內皮細胞促進創傷愈合的修復。鄭巖等[14]將骨髓間充質干細胞轉染VEGF用于大鼠缺血皮瓣，能夠促進皮瓣的成活。然而，骨髓間充質干細胞的分化能力隨供體年齡的增加而顯著降低[15]。

2.2內皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）：1997年，Asahara[2]分離并證實人類出生后的外周循環血液中存在著能夠分化為血管內皮細胞的EPCs。EPCs是內皮細胞的前體細胞，來源于骨髓，循環于外周血中，對缺血組織具有趨向性，能參與局部新生血管的形成[16]，促進缺血部位的再血管化。研究證實內皮祖細胞在腫瘤生長[17]、心肌再生[18]和治療腦缺血疾病[19]方面發揮了重要作用。2004，Park[16]首先報道了內皮祖細胞可以增加裸鼠背部隨意型皮瓣的毛細血管密度，提高其存活面積。Zan等[20]將EPCs皮下注射至大鼠預構皮瓣植入的血管蒂周圍，7天后預構皮瓣的存活面積顯著增加，毛細血管密度明顯提高，免疫熒光檢測發現預構皮瓣中存在DiI標記的EPCs，并且細胞能夠表達vWF因子。實驗證明局部植入EPCs可以提高預構皮瓣的存活率，在促進新生血管形成方面，內皮祖細胞要優于VEGF。只是內皮祖細胞來源有限，與大多成體干細胞相比，其體外增殖能力相對較弱，限制了其廣泛應用。

2.3脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）：Zuk等[21]發現脂肪組織中存在間充質干細胞，稱為脂肪干細胞，具有多向分化能力。在整形外科，脂肪組織可以大量獲得并且不會造成供區的損傷，如果能夠從吸脂術的多余脂肪組織中提取出ADSCs，來用于促進組織再生和血管化，將起到“變廢為寶”的效果，ADSCs有望成為一新的種子細胞來源。2004年，有文章報道脂肪干細胞可以挽救小鼠的下肢缺血[22]。魯峰等[23] 將轉染VEGF的ADSCs用于自體脂肪移植，結果證實ADSCs可以作為載體使VEGF不斷釋放，并且與未轉染的ADSCs相比，轉染的ADSCs能分泌更多的VEGF，增加毛細血管密度和脂肪的活力；他們還證實ADSCs局部注射能夠顯著提高大鼠隨意型皮瓣的活力，組織學檢測證實隨意型皮瓣中毛細血管密度顯著增加，并且免疫熒光可以檢測到由DiI標記的ADSCs分化而來的內皮細胞，但是該實驗并未檢測DiI標記的ADSCs能否分泌VEGF等血管生長因子[24]。Li等[25] 將ADSCs注射至大鼠預構皮瓣植入的血管蒂周圍，術后檢測證實預構皮瓣的存活面積和新生毛細血管數量顯著增加，ELISA檢測在細胞植入后7天內，ADSCs組預構皮瓣VEGF-A蛋白水平隨時間延長是逐漸增加的，這種趨勢在PBS空白對照組并未出現，軟骨細胞組呈現輕微降低的趨勢，說明ADSCs能夠分泌生長因子來促進血管的形成，但是作者并未對植入的細胞進行標記以證實新生內皮細胞是否來源于ADSCs。我們課題組在脂肪干細胞促進創傷愈合和皮瓣存活方面也做了大量工作。我們將ADSCs用于大鼠受損創面，結果證實ADSCs可以分化為上皮細胞和血管內皮細胞，并能分泌VEGF、HGF、FGF2等生長因子來加速組織上皮化和肉芽組織沉積，并且能夠促進新生血管形成，免疫熒光檢測證實GFP標記的ADSCs可以分化為CD31陽性的血管內皮細胞[26]。我們還用ADSCs復合bFGF來促進大鼠腹壁成形術后TRAM皮瓣的成活，結果證實ADSC-bFGF 能刺激TRAM皮瓣的血管新生和增加血管數量，從而提高皮瓣的存活率[27]。ADSCs具有與BMSCs相同的分化和增殖能力，是促進創傷愈合和缺血組織包括皮瓣血管形成的理想細胞來源。

預構皮瓣已成為治療復雜的畸形和缺損，尤其是顏面部畸形缺損的理想手段，但是如何有效縮短血管化進程、誘導血管新生是有待解決的問題。生長因子療法普遍認為具有起效速度快，量效曲線穩定等優點，同時也存在著諸如無法形成結構功能完整血管、半衰期短等缺點。基因治療存在著感染病毒的危險。細胞治療已證實能夠促進新生血管的形成，細胞最佳植入方法和時間問題以及植入細胞是通過何種機制來調控血管形成這一復雜過程是今后進一步的研究方向。

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[收稿日期]2011-01-29 [修回日期]2010-03-30

編輯/李陽利