生物技術與移植醫學的里程碑—羊膜

邵 毅 苗春云 余 瑤

1.南昌大學第一附屬醫院眼科，江西南昌 330006； 2.江西瑞濟生物工程技術有限公司，江西南昌 330012；3.南昌市第三醫院，江西南昌 330009

隨著現代醫學和循證醫學的出現，社會經濟及現代科技的進步，需要組織移植的患者逐年遞增，羊膜的開發和應用也以螺旋式向前發展。現今成熟而現代化的組織制備技術，使羊膜材料性能不斷提高和改善，羊膜移植技術從基礎研究深度、手術技巧、手術器械到儀器設備都得到了快速發展，眾多患者得益于各種羊膜材料的應用，各種創傷性疾病得到了有效、及時的治療而得以恢復。隨著羊膜移植手術的日臻完善，人們對術后生活質量和舒適度的要求亦日漸提高，手術的目的已從僅是恢復功能向個體化手術轉變，個體化羊膜移植手術已是整個羊膜移植手術發展趨勢的必然結果。

1 羊膜的特點

人羊膜是從細胞滋養層衍化而來，是兩層胎膜的內層。正常羊膜薄而透明，無血管、淋巴管，厚度為0.02～0.05 mm。光鏡下羊膜分上皮細胞層、基底膜、致密層、纖維母細胞層、海綿層，而現在臨床移植所用的羊膜組織通常只含有上皮細胞層、基底層和致密層結構。根據羊膜生物活性成分研究現狀，按性狀和作用分為3大類：基質成分、生長因子和酶類?；|成分主要包括膠原、層粘連蛋白（LN）；生長因子主要有表皮生長因子、角質細胞生長因子、肝細胞生長因子、轉化生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、TGF-α，TGF-β1，TGF-β2，TGF-β3等及其相應的mRNA；酶類則包括基質金屬蛋白酶、神經營養因子（神經營養素、神經細胞分裂素、 成纖維細胞生長因子、膠質源性神經營養因子、胰島素樣生長因子等）、α1-抗胰蛋白酶、α2-巨球蛋白酶、α2-抗糜蛋白酶等。羊膜不表達人類白細胞抗原（HLA）-Ⅱ類抗原，含少量的HLA-A,B,C和DR抗原以及β2-微球蛋白，抗原性極低，用于異體移植時一般不產生排斥反應。

2 羊膜的采集與標準

適齡健康剖宮產婦，取產后2 ～ 4 h胎盤。全身細菌性、病毒性或真菌性敗血癥或膿毒血癥；病毒性肝炎；狂犬??；嬰幼兒先天性風疹；懷疑或確診病毒引起的中樞神經系統疾病；與病毒感染有關的惡性腫瘤；嚴重宮內或產道感染；母親或胎兒患先天性或遺傳性疾病；AIDS病均視為供體羊膜采集的絕對禁忌證。

3 羊膜的分類和作用

目前羊膜主要有固體羊膜和液態羊膜兩種，固態羊膜又分為新鮮、冷凍、冷凍干燥、生物復合型及藥物羊膜等，而液態羊膜目前主要有羊膜上清液、羊膜提取液等。羊膜具有促進細胞增殖和遷移、抑制炎癥和新生血管、逆轉上皮鱗狀化生[1]、減輕纖維化的作用，此外羊膜還具有抗微生物特性、抗凋亡作用和免疫調節作用。

4 羊膜的特性研究

目前，羊膜已作為細胞培養載體、分子生物篩、膜控釋藥系統等廣泛應用于基礎研究?？茖W家們利用羊膜上培養角膜、各種黏膜細胞用于眼表和口腔重建，在羊膜上培養神經細胞修復神經缺損，培養表皮細胞及其前體細胞用于表皮重建，培養軟骨細胞修復軟骨缺損，培養成纖維細胞修復肌腱，培養膀胱細胞用于膀胱重建等。此外，還可通過培養多種胚胎和成體干細胞用于組織和細胞重建。羊膜由于致密層和海綿層膠原纖維形成的分子篩立體構型，能通透多種中小分子，可以作為多種藥物的分子生物篩。此外，羊膜還能通過生物學改良的方式成為良好的藥物載體，能容納大量藥物分子，并隨著羊膜的緩慢降解在較長時間內逐步釋放，維持局部有效藥物濃度，成為良好的膜控半定量釋藥系統。

羊膜活細胞制品是從羊膜中分離出細胞成分，經過一定的培養或分化制成具有多種用途的生物制品，可供分離的細胞包括羊膜上皮細胞及羊膜間充質干細胞。人羊膜上皮細胞是胎盤羊膜經膠原酶和胰蛋白酶消化后獲得的，具有眼表重建的潛在運用價值。此外，分離的羊膜上皮細胞通過5-氮雜胞苷和抗壞血酸磷酸鹽誘導后，表達心肌特異性轉錄因子Nkx2.5mRNA和GATA-4mRNA，可能成為細胞心肌成形術的候選供體細胞。此外，羊膜上皮細胞還有助于阻止藥物導致的肺損傷。近年來，許多研究表明羊膜上皮細胞可合成和分泌多種神經遞質及神經營養因子，使其有望成為神經損傷后細胞治療的來源之一，將其移植入脊髓損傷部位后可以存活至少3周并在移植部位有明顯遷移。而從人羊膜中分離的間充質細胞具有干細胞特性，可分化成心肌樣細胞、脂肪細胞、神經細胞、心肌細胞、腦細胞等和成骨細胞等，可作為組織工程種子細胞的新來源。并與纖維蛋白膠結合，可用于神經替代、心肌梗死、糖尿病、骨組織工程、整形外科等治療，是目前細胞替代治療的新途徑。

5 羊膜的應用研究

人羊膜含有膠原、糖蛋白、蛋白多糖、整合素和板層體等多種成分,表達多種生長因子及其mRNA的相關蛋白,能為細胞的增殖、分化提供豐富的營養成分,有利于細胞的生長繁殖；基底膜較厚,有利于上皮細胞的貼附和移行,促進上皮化,防止其凋亡；組織相容性好,不表達人類白細胞抗原,羊膜異體移植后不誘導排斥反應；容易得到,且可塑性好,易于加工處理。所以,人羊膜是組織工程支架的理想材料，在臨床上有良好的應用前景。目前，羊膜已作為膠原纖維支架、生物敷料、植入材料、 黏膜替代材料等，通過覆蓋、移植、填充或成分吸收，廣泛應用于眼科、皮膚科、口腔科、腦外科、燒傷外科[2]、整形外科、泌尿外科、血管外科、婦科、腹部、骨盆和耳鼻喉手術等重建黏膜、血管、肌腱和皮膚組織。

5.1 羊膜在眼科的應用

羊膜被認為是組織工程角膜上皮的最佳載體。目前，羊膜不僅作為細胞支架應用于重建眼表，包括結膜大面積缺損、角結膜燒傷、瞼球粘連[3]、翼狀胬肉、角膜穿孔等，還可以聯合角膜材料用于各種營養性、真菌性、大泡性、蠶食性角膜潰瘍及角膜迷離瘤、角膜原位癌等多種腫瘤，同時，還作為機械阻隔材料廣泛應用于青光眼、鼻淚管阻塞、斜視、淚道重建和封閉視網膜裂口。此外，何偉[4]將其用作淚道栓子材料治療干眼和通過體外培養人視網膜色素上皮細胞進行視網膜移植。筆者的最新研究成果顯示，羊膜還可以逆轉結膜鱗狀化生，用于中重度干眼和Stevents-Johnson綜合征等疾病的治療[1]。

5.2 羊膜在口腔科的應用

羊膜作為生物敷料治療口腔糜爛，具有促進新生毛細血管形成、加速表層黏膜生長作用，減少體液丟失，控制并防止細菌污染創面，起到生物敷料屏障作用，用于唇黏膜糜爛、口腔黏膜燒傷治療，療效顯著[5]。羊膜覆蓋于硬組織表面可以成活，促進牙齦上皮、肉芽組織、膠原蛋白的形成，具有成血管作用，可用于牙齦缺損修補、前庭黏膜修補和口腔組織重建。羊膜具有的抗瘢痕纖維化功能，能減少瘢痕形成，可用于口鼻瘺修補及腭部軟組織缺損[6]。

5.3 羊膜在腦外科的應用

人羊膜是生物相容性良好的半透膜,含有多種促進神經再生的成分,其中LN 一直被認為是最有效的神經生長促進因子。研究發現LN22 （α2、β1、γ1）和LN28（α4、β1、γ1）對于出生后神經發育和損傷后軸索再生非常重要。有學者將羊膜細胞外基質制成結締組織，基質薄片制成神經導管，用于修復坐骨神經缺損，效果顯著。此外，羊膜還可作為生物敷料應用于硬脊膜損傷修復、創傷性腦損傷和癲癇的治療。羊膜上皮細胞還可用于帕金森病和脊髓損傷的治療。有學者發明了一種人造硬腦膜，是在人羊膜層上粘合著小腸黏膜下層，所組合成的“腦膜”具有人體硬腦膜的機械抗張能力和蛛網膜的抗粘連的雙重功能，易于與硬腦膜等修補縫合，密封性好，生物相容性好，與正常組織愈合良好，還可用于胸膜、腹膜等缺損修補，適用范圍廣。另有學者采用慢病毒載體轉染的方法將外源性基因轉入人羊膜細胞，將其移植入腦內發現對腦缺血性疾病有明顯的治療作用[7]，這一成果為中樞神經系統疾病的治療提供了新的治療途徑。

5.4 羊膜在皮膚科的應用

以人羊膜為支架,骨髓間充質干細胞和表皮細胞作為組織工程種子細胞,共同移植修復開放創性皮膚損傷創面,有較好的促愈合效果，可重建皮膚缺損的表皮。此外，羊膜的多種生長因子還能促進糖尿病難愈性皮膚潰瘍的愈合，有很好的促修復和抗瘢痕效果。此外，皮膚濕疹、皮膚燒傷、放射性皮炎、天皰瘡又是羊膜移植很好的適應證。

5.5 羊膜在骨科的應用

研究顯示，較強的抗炎、抗瘢痕作用使羊膜在關節腔形成術、開放性骨折、骨干骨折術后發揮著良好的作用；羊膜表現的良好的吸水性、細胞吸附性和體外生物相容性,能使髁突細胞可在其上黏附、增殖,因此適于作為髁突組織工程支架材。此外，應用羊膜為載體養游離軟骨細胞修復軟骨缺損,術后軟骨缺損區新生了透明軟骨。

5.6 羊膜在泌尿外科的應用

應用羊膜作為支架,恢復狹窄或者缺損的尿路;或在羊膜上培養尿路上皮細胞再移植回體內代替缺損的泌尿器官，是近年來泌尿外科學者研究熱點之一。早在1987年, Fishman等[8]將人羊膜用于狗膀胱的重建。學者將老鼠的尿路上皮細胞培養于人羊膜發現羊膜上的尿路上皮生長良好，并將其移植回老鼠體內發現可形成有功能的膀胱。此外，羊膜移植可用于男性尿道狹窄、瘢痕性尿道閉鎖和大段輸尿管缺損的治療。

5.7 羊膜在肌腱粘連的應用

細胞外基質作為分子生物材料屏障能有效預防跟腱黏連，一直被認為是一種較為理想的預防跟腱黏連的生物材料。羊膜中豐富的營養因子和較強的抗炎作用使羊膜在修補受損肌腱和構建組織工程肌腱中發揮了一定的作用。以成纖維細胞為組織工程種子細胞,選用羊膜細胞外基質作為負載細胞的材料,能修復部分跟腱缺損 ,可作為肌腱修復的一種選擇方法。

此外，羊膜還可用于十二指腸及肛管上皮缺損、血管重建，陰道修補、鼓膜成形及穿孔修補等，是目前良好的生物修補材料之一。

目前國內正式生產廠家不多，各醫院臨床所用羊膜均為自行剝制的新鮮羊膜，但有一定的局限性，如手術受羊膜來源的限制，必須低溫保存，時間短，臨床使用不方便，且存在法律風險、不能保證隨時供應、質量無法保證等。羊膜生產實現了工業標準化后，通過冷凍干燥技術、60Co輻照滅菌，解決了常溫保存、常溫運輸，使用方便，為實現羊膜的普及應用奠定了基礎。藥物羊膜、凹凸羊膜和個性化羊膜等各種新型生物羊膜制品是人們根據羊膜的特性研發出來的、適用于各類生物醫學領域的羊膜產品。相信通過今后各種技術的完善與改進，羊膜及其制品將會對醫學特別是眼科學的發展起到更加重要的作用。

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[3] 邵毅，裴重剛，楊璐，等.冷凍干燥羊膜移植聯合板層角膜移植治療瞼球粘連臨床觀察 [J].眼科研究，2006，6（6）：646.

[4] 何偉.羊膜片材及其制備方法與應用：中國，200710010996.4[J].2007-09-26.

[5] 李傳真，余海. 應用羊膜修復下唇粘膜燒傷的初步報道[J].中國口腔頜面外科雜志，2009，7（3）：270 - 272.

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