脫細胞人工真皮基質的研究進展

張軒龍，唐健，姚剛

(南京醫(yī)科大學第一附屬醫(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，進而形成創(chuàng)面。創(chuàng)傷不僅會損傷皮膚屏障，導致組織液丟失和酸堿平衡紊亂，嚴重時還可誘發(fā)感染和休克，威脅患者生命安全[1]。植皮術與皮瓣移植術是修復體表創(chuàng)面的常見手段，但植皮術后常出現(xiàn)嚴重的瘢痕攣縮，影響美觀；而皮瓣移植術操作復雜，術后皮膚缺損處形態(tài)臃腫，關節(jié)活動受限[2-3]。脫細胞人工真皮基質(acellular dermal matrix，ADM)是一種雙層生物修復材料，可簡便、有效地修復各種急慢性創(chuàng)面，并可彌補植皮術與皮瓣移植術的缺陷；ADM表面半透硅膠膜具有表皮功能，不僅可調控創(chuàng)面內外水蒸氣透過率，還有一定的延展性和抗張力性，可保護創(chuàng)面，為皮膚再生提供有利的濕性環(huán)境；ADM下層膠原基質與真皮網狀結構相似，可減少膠原纖維的堆積，并誘導血管再生，重塑真皮的結構和功能[4-5]。ADM可降低手術的難度和風險，減少術后并發(fā)癥，提高患者生活質量，目前已廣泛用于各種復雜性燒傷、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皮膚再生的原理，也可為ADM的優(yōu)化及臨床應用提供新的思路和方向。現(xiàn)就ADM的研究進展予以綜述。

1 真皮的結構與功能

皮膚由外向內依次分為表皮、真皮和皮下組織。成纖維細胞是真皮層中主要的細胞系，可分泌細胞外基質(extracellular matrix，ECM)，促進傷口愈合[6]。真皮層中的膠原纖維有序交聯(lián)，形成獨特的超微多孔網狀結構，賦予皮膚彈性，并具有抗機械摩擦力和傳導信號等作用[7]。毛細血管及淋巴管在真皮乳頭層內交織形成真皮下血管網，為皮膚的存活提供必需的營養(yǎng)物質[8]。由于真皮中富含大量的感受器、神經纖維以及毛囊、汗腺等，故皮膚還具有感知、分泌和調節(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構，導致局部皮膚功能喪失，因此重塑真皮的結構、誘導皮膚再生是目前創(chuàng)面修復重建外科的主要目的。

2 ADM的組織工程學研究進展

皮膚替代品是一種人造皮膚產品，具有保護皮膚缺損創(chuàng)面、促進表皮再生的作用[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)面炎癥細胞浸潤和免疫排斥反應，因此只能暫時性封閉創(chuàng)面。

2.1ADM的結構與功能 隨著對皮膚再生的深入研究，一種新型皮膚替代品——ADM在修復重建領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構成，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的撕裂崩解，從而滿足不同外科手術操作的要求[11]。ADM下層膠原基質可誘導毛細血管再生，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狀結構，有利于毛細血管攀附，誘導真皮血管網再生，加速上皮細胞增殖、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膠原基質的細胞來源，又可將其分為淺層成纖維細胞ADM和深層成纖維細胞ADM[16]，且無框架ADM/淺層成纖維細胞ADM的抗瘢痕效果優(yōu)于有框架ADM/深層成纖維細胞ADM[15-16]。雖然下層膠原基質能夠改善創(chuàng)面基底的血運，但其血管化速率慢，可能增加患者住院時間，而ADM血管化的機制研究可能成為未來研究和優(yōu)化的重點。此外，瘢痕是創(chuàng)面修復后的并發(fā)癥，其過度增生會嚴重影響患者美觀和生活質量。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研究的共同目標，而ADM纖維框架的合成與膠原基質細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膠原纖維基質組分與人體真皮相近，主要由Ⅰ型膠原纖維和多聚糖等構成[17]。動物實驗表明，ADM很少引起炎癥細胞的異常浸潤和自身免疫的過度激活[18-19]，而植入體內的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，起到保護創(chuàng)面的作用，還可誘導真皮下血管網的再生，重塑真皮結構與功能，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]，這些特點為其在臨床應用提供了有力的理論基礎。

3 ADM的外科研究進展

燒傷、創(chuàng)傷和手術等因素均可造成大量皮膚軟組織缺損及深部組織(骨、血管、神經和肌腱)外露，嚴重時還可破壞創(chuàng)面基底血供。ADM可有效修復皮損創(chuàng)面、保護深部組織，還能簡化手術方式，緩解修復術后瘢痕增生，減少術后并發(fā)癥，提高患者預后和生活質量，因此廣泛應用于外科領域。

3.1ADM在燒傷、創(chuàng)傷外科中的應用 燒傷是由物理或化學等因素導致的皮膚急性損傷。燒傷早期可出現(xiàn)創(chuàng)面劇烈疼痛及組織液滲出過多[20]；深度燒傷則會嚴重損傷深部血管，影響創(chuàng)面血運，增加修復難度[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，可調控創(chuàng)面內外氣液交換、減少滲出；此外，ADM的膠原纖維層可促進毛細血管增生，誘導深度燒傷創(chuàng)面大量肉芽組織生長，提高Ⅱ期植皮存活率，促進燒傷后皮損的愈合[11-13]。臨床試驗證明，ADM可減輕燒傷后重要關節(jié)部位增生性瘢痕，改善關節(jié)活動度及患者生活質量[22-23]。

雖然異體皮是治療燒傷的常見皮膚替代品，但其具有強抗原性，可引起嚴重的免疫反應，導致皮下積膿、溶解，甚至加重感染，且無法改善術后瘢痕；而ADM的成分與結構更接近于人真皮組織，因此發(fā)生排斥反應的概率低，且可減輕炎癥反應對創(chuàng)面的刺激，與異體皮相比，ADM更有利于燒傷的修復[24]。皮瓣移植術是修復創(chuàng)傷所致深部組織(骨、肌腱等)外露的主要方法，但技術要求高，且術后會出現(xiàn)皮瓣血運障礙和供區(qū)繼發(fā)皮膚缺損[25]。ADM中的膠原纖維則可形成軟組織墊，起到保護外露的骨、血管、神經等組織的作用[26]。Verbelen等[27]應用ADM聯(lián)合植皮手術成功修復了因外傷導致小腿皮膚缺損患者的脛骨外露創(chuàng)面。因此，ADM不僅能夠有效修復創(chuàng)傷造成的深部組織外露等，還可簡化手術方式，減少手術創(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還具有改善創(chuàng)面血運、促進創(chuàng)面愈合、保護深部組織的作用；同時，ADM能有效緩解燒傷后增生性瘢痕，改善外觀，提高術后生活質量。因此，ADM有望成為修復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]。老年患者毛細血管密度低，導致局部創(chuàng)面缺血缺氧，進而導致細胞分裂緩慢、愈合延遲[29]。此外，大量炎癥細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構，而缺血缺氧又可進一步加重炎癥反應和氧化損傷[30]。ADM可誘導創(chuàng)面內血管內皮生長因子的表達和血管內皮細胞的增殖、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)多種細菌定植，ADM直接用于這些慢性創(chuàng)面可能導致其膠原纖維崩解，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量，ADM可通過促進毛細血管增生改善局部創(chuàng)面內微環(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)合植皮的手術方式創(chuàng)傷小，因此可成為無法耐受較大手術創(chuàng)傷的老年患者的首選治療方案。

3.3ADM在瘢痕整復中的應用 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基礎[36]。皮膚外傷后，真皮內膠原框架缺失，成纖維細胞無序分布，而成纖維細胞分泌的ECM在表皮下排列紊亂，導致?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，誘導成纖維細胞規(guī)律分布于纖維框架內[38]，因此ADM誘導的新生組織接近于人正常真皮組織。此外，機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的膠原纖維基質可重塑真皮結構，增強皮膚的抗機械強度能力，降低傷口張力[40]。邱學文和王甲漢[41]通過動物實驗證實，ADM可顯著改善創(chuàng)面瘢痕攣縮。多項臨床分析證明，ADM聯(lián)合皮膚移植術不僅可治療瘢痕疙瘩，還能改善面部嚴重燒傷引起的瘢痕攣縮，顯著改善患者的外貌和生活質量[42-43]。

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

3.4ADM在手外科中的應用 穿支皮瓣和游離皮瓣可用于修復手外傷創(chuàng)面[44-45]，但術后形態(tài)臃腫，影響手部形態(tài)和功能。Haslik等[46]在臨床實踐中發(fā)現(xiàn)，ADM在修復皮膚全層缺損創(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、神經和肌腱等組織的纖維化[47]，ADM下層膠原基質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)面的修復難度大，對于嚴重的手指皮膚缺損患者需行截指術切除無法修復的指骨組織。Maruccia等[48]應用ADM成功修復了18例手指皮膚脫套傷，這種全新的手術方式避免了截指給患者造成的傷害，并可最大限度地恢復手指的屈伸功能。此外，ADM還可用于甲床缺損創(chuàng)面的修復重建。Fiedler等[49]應用ADM修復甲床損傷后的皮膚缺損創(chuàng)面，不僅改善了手指的外觀，還起到了保護甲床的作用。

手外傷常給患者造成嚴重的心理創(chuàng)傷，且傷后修復重建難度較大，并發(fā)癥較嚴重，還影響患者的生活質量。ADM的使用可恢復手各關節(jié)的形態(tài)和功能，降低手術難度，減輕肌腱粘連，改善患者預后。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在其他外科中的應用 ADM還可用于修復皮膚惡性腫瘤擴大切除術導致的足底缺損創(chuàng)面[50]，ADM聯(lián)合自體皮移植手術不僅能夠簡化復雜皮瓣移植術，還能減輕植皮區(qū)磨損，重塑足底負重功能。近年來，ADM在乳腺癌術后修復重建中的應用也備受關注，ADM可增加乳房皮膚的厚度，減輕手術對前鋸肌的損傷，降低假體外露的風險，有效改善術后皮膚外觀[51]。ADM也可用于眼外科眼球摘除術后修復重建。ADM可修復眼眶軟組織缺損，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。Bassuner等[53]應用ADM成功治愈了40例因肺葉切除術導致膈肌缺損的患者，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構，恢復皮膚完整性和功能，并達到較好的美學效果，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重建。ADM不僅能夠改善患者的生活質量，還可簡化手術流程，降低傳統(tǒng)外科手術對患者造成的額外創(chuàng)傷，因此ADM在外科治療中的應用越來越廣泛，而其臨床轉化也具有更廣闊的研究空間。然而，目前關于ADM的基礎性研究還存在一定的局限性：①ADM涉及多種細胞的篩選與共培養(yǎng)[54]，膠原基質合成周期長、成本高；②ADM對于汗腺、毛發(fā)的再生和皮膚顏色的調控仍存在一定局限；③在臨床應用中，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)面中的應用。因此，未來對ADM促血管化機制及抗感染的研究也具有一定的積極意義。