脫細(xì)胞真皮基質(zhì)在組織工程與再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

黃成 羅旭松

脫細(xì)胞真皮基質(zhì)(Acellular dermal matrix，ADM)是指通過酶消化、高滲鹽浸泡等方法，去除異體(種)皮中的表皮層和真皮細(xì)胞成分，而保留正常膠原三維結(jié)構(gòu)及基底膜的真皮支架[1]。由于去除了表達(dá)細(xì)胞相容性抗原的細(xì)胞成分，抗原性大幅降低，且具備正常膠原的三維結(jié)構(gòu)，能夠為新生組織提供類似細(xì)胞支架的作用，具有良好的細(xì)胞親和力、組織相容性、抗感染能力和理化性質(zhì)等，已廣泛應(yīng)用于臨床，并已成為組織工程和再生醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。

1 ADM的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 創(chuàng)面覆蓋

研究表明，ADM用于創(chuàng)面覆蓋可取得較好的治療效果[2]。但是，僅創(chuàng)面上皮化覆蓋已不能滿足目前修復(fù)重建的要求。ADM單獨使用時，能起到類似真皮模板的作用，與創(chuàng)面整合后可使血管快速長入[3-4]；ADM+自體薄皮移植用于創(chuàng)面修復(fù)時，可提高移植成活率，創(chuàng)面外觀遠(yuǎn)期恢復(fù)較好[5-7]。ADM尤其適用于功能區(qū)域的修復(fù)重建，可為創(chuàng)面修復(fù)提供足夠的真皮成分，減輕瘢痕形成和攣縮。

1.2 生物補片

ADM具有良好的生物力學(xué)強度，可廣泛用于疝外科、腹壁外科等。在腹部重建中可利用ADM三維支架結(jié)構(gòu)引導(dǎo)正常自體細(xì)胞擴增，并提供穩(wěn)定的減張、抗拉作用，以達(dá)到同質(zhì)化修復(fù)[8-9]。在乳房重建中，利用ADM的力學(xué)強度，可作為胸大肌延長的固定材料，以利于乳房下皺襞的恢復(fù)[10-11]。

1.3 填充補充容積

ADM在體內(nèi)會逐漸降解并被新生組織替代，成為在功能、形態(tài)上與周圍正常組織一致或相似的自體組織。因此，ADM可作為組織凹陷的良好充填物，可片狀重疊充填，亦可雙層、三層甚至更多層充填[12]，但存在一定的吸收率，多發(fā)生在術(shù)后4～6周內(nèi)。目前已研發(fā)出了可注射的顆料劑型[13-14]，使用更為方便，可能成為繼膠原蛋白、玻尿酸、脂肪之后的第四種運用方便的注射充填劑。

2 ADM在組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的嘗試

2.1 組織工程皮膚

組織工程皮膚構(gòu)建是組織工程領(lǐng)域的重點和熱點。ADM作為天然真皮替代物具有雙面結(jié)構(gòu)：基底膜與真皮面。真皮面利于血管化形成，基底膜面利于上皮細(xì)胞定植。異體/種ADM都顯示出較好的上皮移行和真皮存活效果。不同的洗脫異體/種細(xì)胞方法獲得的ADM構(gòu)建組織工程皮膚的效果也一樣[15-16]。

2.2 組織工程皮瓣

修復(fù)深部創(chuàng)面，皮瓣移植具有極大的優(yōu)勢，但穩(wěn)定的血供是皮瓣移植所必須的。因此，以組織工程技術(shù)構(gòu)建皮瓣時要求具有穩(wěn)定蒂部血運的表皮-真皮-皮下脂肪復(fù)合組織。周顯玉等[17]采用脫細(xì)胞真皮基質(zhì)預(yù)制皮瓣，顯微原位移植成功。Zhu等[18]將體外預(yù)處理過的ADSC與激光打孔的異種ADM復(fù)合，在體內(nèi)構(gòu)建真皮-脂肪復(fù)合組織，僅材料周邊區(qū)域可見少量的炎癥細(xì)胞，脂肪組織及微孔內(nèi)均可見新生血管長入，提示了經(jīng)過體外預(yù)處理的ADM植入體內(nèi)后可獲得充分的血供。

2.3 組織工程軟骨

關(guān)節(jié)軟骨損傷后不能自行修復(fù)。Ye等[19]將ADM與髕下脂肪墊間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞(IPFP-MSCs)相結(jié)合，修復(fù)兔軟骨缺損模型，最終形成與天然軟骨相似的新生軟骨。他們還將IPFP-ADSC與大鼠真皮來源的ADM在含有TGFβ-3和BMP6的成軟骨細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)，證實了IPFP-ADSC的軟骨生成效應(yīng)是與ADM相互作用的結(jié)果[20]。

2.4 神經(jīng)修復(fù)

利用ADM作為支架結(jié)合ADSC誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)以構(gòu)建組織工程神經(jīng)組織，Nestin的表達(dá)證明了ADM也具有構(gòu)建組織工程神經(jīng)的潛力[21]。

3 存在的問題與對策

3.1 過于致密

ADM過于致密，因此改善其通透性是提高移植存活率的關(guān)鍵。ADM植入缺損創(chuàng)面后，營養(yǎng)難以透過ADM，不能有效維持移植皮片、表皮細(xì)胞早期的供能，導(dǎo)致新生血管數(shù)量不足，并使新生血管到達(dá)真皮層的時間過長。這些因素均可導(dǎo)致自體皮片、表皮細(xì)胞出現(xiàn)血供不足，最終細(xì)胞增殖緩慢、皮片脫落。因此，對ADM采用適當(dāng)膨化、顆粒化[22]，以及激光打孔[23]處理等方法可以改善ADM的通透性。

3.2 植入體內(nèi)后引發(fā)炎癥反應(yīng)和免疫排斥反應(yīng)

臨床發(fā)現(xiàn)，ADM植入體內(nèi)可能會引發(fā)慢性炎癥反應(yīng)，可能與制備試劑、降解產(chǎn)物、膠原結(jié)構(gòu)改變等因素有關(guān)。改進ADM生產(chǎn)工藝，并對ADM進一步的物理改性、化學(xué)修飾可能是有效的改善措施。一般來說，與材料復(fù)合共混提高植入效果的程度是有限的，而改進脫細(xì)胞工藝[15]，并對ADM進行適當(dāng)?shù)纳男蕴幚韀24]，或與干細(xì)胞共培養(yǎng)[25]，可有效降低其免疫原性。但是，ADM在制備以及應(yīng)用等諸多方面還有待于更為深入的研究，以符合組織構(gòu)建的要求。