脱细胞组织工程补片在盆底修复手术中的应用

周逸丹 综述 朱 兰 郎景和 审校

(中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院妇产科,北京 100730)

盆底损伤和机能退化造成的盆腔器官脱垂(pelvic organ prolapse,POP),严重影响中老年妇女的健康和生活质量,目前认为盆腔脏器脱垂是一种特殊部位的疝,对疝修补的原则从以往的张力修补逐渐发展为利用各种补片进行无张力的修复,此原则也在 POP的治疗中进行了大量探讨。当单纯修补薄弱组织不能达到理想的效果时,就在手术中引入了各种补片以增加手术修复的成功率。为了提高手术效果,近年来,研制、应用了大量人工合成和生物替代材料,同时也提出了盆底手术的原则——恢复维持解剖结构(retain)、修补加固缺陷组织(repair)以及合理应用替代材料(rep lacement),即“三 R”原则。近年来,随着材料科学和组织工程学的进步,出现了一系列脱细胞基质成分的组织工程补片,新材料的出现为盆底修复的治疗开辟了新的道路,并认为修复的原则要达到组织的“再生”(regeneration)。本文旨在对脱细胞组织工程补片在盆底修复手术中的应用作一简单综述。

1 盆底重建手术中替代材料的分类及特性

盆底重建外科手术中应用的替代材料主要为各种类型的补片(mesh)和吊带(sling)。理想的材料应具备生物相容性及惰性,不致过敏及炎症反应,无菌,不致癌,能够保持一定的机械张力与缩复力,临床操作简便[1]。目前尚没有一种替代材料可以满足以上全部要求。替代材料可分为两大类：一是生物材料,包括自体组织、同种异体移植物及异种移植物;二是人工合成材料,根据材料的孔径及编织方法,人工合成替代材料又可分为可吸收和不可吸收两种类型。

生物型材料根据来源可以分为自体组织和脱细胞组织工程材料两类。

1.1 自体组织

如腹直肌筋膜或阔筋膜,其近期、远期成功率均很理想,尿潴留的并发症很少,没有排异的报道。但是,自体筋膜均需术中从患者腹壁或阴道黏膜切取,延长了手术时间,增加了术后疼痛及切口疝的发生。Bump等[2]认为,POP的发生与自身结缔组织的薄弱有关,而自身结缔组织的薄弱是全身性的,故所用的自身筋膜组织往往也存在薄弱,作为重建材料有复发率较高的特点。

1.2 脱细胞组织工程材料

随着组织工程技术的发展,通过脱细胞技术得到的同种及异种脱细胞基质补片逐渐引入盆底修复手术中。按照来源可分为同种异体移植物和异种移植物。

1.2.1 同种异体移植物 因该种材料具有去免疫原性的特点,降低了移植物的侵蚀反应,而且避免了由于切割自体组织所引起的相关并发症。但由于同种异体的移植材料来源有限,价格较高,且涉及伦理问题,因此广泛运用还存在一定问题。

1.2.2 异种移植物 通常为猪的小肠黏膜下组织或牛心包。近期出现了异种移植胶原的应用,如美国生产的商品名为 Pelvicol的猪皮胶原材料,是用动物不含细胞的胶原组织制成的,优点是其无抗原性,支持宿主成纤维细胞生长、血管生成,可对抗胶原的溶解作用,为盆底组织提供持久的支持。由于其侵蚀的几率很低,目前,这种生物材料的应用受到广泛关注。

2 脱细胞组织工程材料的应用原理

脱细胞组织基质(acellular tissuematrix,ACTM)是应用物理或化学方法将异体或异种组织进行脱细胞处理,从而去除组织移植过程中引起排斥反应的相关抗原,以用于修复损伤组织的一种新型生物材料。早在 1975年,Meezan等使用化学除垢剂制作了一些组织的无细胞基底膜,现有的很多方法都是以此为基础发展而来的[3]。正是由于材料保持了相对完整的基底膜成分,才使得该材料具有良好的诱导再生功能。因为这种材料可塑性和生物相容性较好,在体内不易引发排斥反应,已开始应用于深度烧伤创面修复[4]、胸腹壁缺损修复[5,6]和输尿管、膀胱、尿道修复[7,8],部分产品已应用于临床。

ACTM保留了真皮与表皮之间的基底膜,故在应用时可形成基底膜与真皮两个面。基底膜面支持移植于其表面的断层皮片的生长,对表皮细胞的分化成熟和移植皮的外观与功能起着非常重要的作用[9],亦有利于组织工程中种子细胞或培养的角朊细胞的黏附、扩展等。真皮面有利于 ACTM在宿主内快速血管化,为成纤维细胞的生长提供良好的支架,有助于对脱细胞真皮胶原成分的改建,促使成纤维细胞形成形态结构及排列分布正常的胶原纤维,还具有调节、诱导、促进宿主细胞长入,促进纤维细胞增生、新生血管和上皮形成等作用[10]。

利用组织工程技术生产的脱细胞基质生物移植物,其作用原理主要通过以下几点得以实现：

2.1 真皮模板作用

研究证明,脱细胞基质材料移植覆盖创面后可以有效地抑制瘢痕组织形成,减少创面收缩。在一些体外研究中,联合自体角朊细胞和成纤维细胞移植后,可获得与自体全厚皮片移植相当的临床效果。ACTM的这种功能主要取决于其真皮模板作用。因此,ACTM不但为成纤维细胞等的生长提供了支架,也可减少治疗后的创面收缩。

2.2 ACTM的组织屏障作用

ACTM植入机体后,可在局部形成一层物理屏障,防止创伤局部的组织粘连和病理性增生,使不同组织独立完成其愈合过程,重建局部组织的正常解剖关系[11]。

2.3 组织引导性再生(tissue guided regeneration)作用

近年在器官或组织重建中,逐步认识到无细胞基质具有广泛的器官特异性,即特定器官来源的细胞外基质能被成功地应用于其来源器官,如心血管系统组织移植、腹壁缺损[12]、尿道膀胱缺损以及韧带和跟腱损伤等器官缺损的修复等,即使该材料来自异种器官,依然能获得一定的效果。

3 脱细胞组织工程补片的生物力学研究

总的来说,作为盆底修复材料,需要既坚固耐用,又要保持阴道的柔韧性。国外对自体移植物和异体移植物进行了大量的生物力学研究[13～15]。Lemer等[13]运用生物测力计对自体腹直肌筋膜、溶剂固定的尸体阔筋膜、冷冻干燥固定的尸体阔筋膜、尸体脱细胞真皮 4种移植物进行最大抗拉力和弹性试验,结果表明,自体腹直肌筋膜、溶剂固定的尸体阔筋膜、尸体真皮在生物力学特性方面没有显著差异,而冷冻干燥的尸体阔筋膜最大抗拉力和弹性均明显下降。Choe等[16]检查耻骨阴道吊带的弹性强度,结果表明合成纤维和真皮均具有最好的弹性强度,尸体阔筋膜、自体腹直肌筋膜、阴道黏膜次之。Sclafani等[17]比较了溶剂固定的尸体阔筋膜、冷冻干燥的尸体阔筋膜,以及两种异体真皮移植物商品名 AlloDerm和 DuraDerm的显微结构和物理特性,研究结果表明,溶剂固定的尸体阔筋膜、AlloDerm比另两种移植物更坚固,而且纤维结构也更接近活体组织,而 AlloDerm更具有弹性。

4 脱细胞组织工程补片与其他补片在盆底功能障碍性疾病中的应用

最早的合成性生物材料用于重建手术始于 20世纪 50年代[18]。如今,人工合成补片和生物补片均已运用于临床,在近年的临床实践中,人工合成补片主要运用于尿道中段悬吊术等尿失禁手术和子宫骶骨固定术、经阴道后壁悬吊术等中盆底支持手术;而生物型补片因其具有再生的功能,较多运用于阴道壁尤其后壁膨出的修补中,也可用于重建一个新的阴道(伴或不伴阴道悬吊)、瘘的修补、阴道切除术后的阴道成型、性功能障碍的阴道重建等领域[19]。但目前有关合成补片和组织工程补片的临床应用并不十分广泛,主要研究多为回顾性和非随机的研究报道,尚没有长期的临床观察结果,因此对这两种补片的远期评价尚无定论。

人工合成补片伸展性较差,因此运用在阴道后壁修补时有一定困难,尤其术后会对排便和性交造成困难,在这种情况下生物型补片就是一种很好的选择。2005年,Chaudhry等[20]对 188例 POP-Q分度Ⅱ～Ⅳ期的直肠膨出应用同种移植材料 AlloDerm实施阴道后壁修补术,术后在直肠膨出、肠道功能、性生活改善方面都取得了较好的效果,同种移植材料显示了较好的安全性和有效性。Moore等[21]将195例直肠膨出分为 2组,分别用异种猪胶原补片和同种人胶原补片修补直肠膨出部位,分别随访14.2月和 20.9月,以 Ap、Bp点≥0.5cm界定手术失败,结果表明,2组的手术治愈率分别为 99%和90.4%,组间无差异,并且术后便秘症状明显改善。提示应用猪胶原和人胶原补片行直肠后壁修补术是安全的,且能有效地改善便秘等症状,提高生活质量,并指出 2种补片均能被患者接受,并发症很低。但也有文献指出,异种来源脱细胞基质补片作为阴道后壁脱垂修补材料,具有较高的临床复发率。Altman等[22]对 23例阴道后壁Ⅱ度脱垂进行阴道后壁修补手术,使用的材料为猪真皮来源的异种脱细胞基质材料,随诊第 1年时,11例(38%)出现复发或加重,其中 4例接受再次手术;随诊至第 3年,又有 7例(30%)出现复发或加重,其 3年复发率达41%。因此作者认为,将异种脱细胞基质材料作为阴道后壁脱垂患者的修补材料,具有临床复发率高的特点。

目前,国外还有将脱细胞基质型补片运用于阴道前壁修补术和作为耻骨尿道悬吊术吊带的临床观察,但观察的时间均不长。Chaliha等[23]使用猪小肠黏膜下基质(small intestinal submucosa,SIS)用于阴道前壁修补并与人工合成补片进行比较,生物型材料与传统的人工合成补片相比,在短期内患者的生存质量提高更为显著,但是在 2年的随诊过程中,2组之间无显著性差异。Wiedemann等[24]利用 SIS作为吊带材料,对 15例压力性尿失禁实施耻骨尿道悬吊术,术后平均随访 12.7月,患者不同程度出现尿失禁复发,对复发病例的处理时,作者对吊带周围的阴道黏膜进行了组织活检分析,结果证明,除了残存的生物补片基质成分外,没有任何特殊组织反应存在,说明该材料的组织相容性良好,作者分析这也许是这类材料不易造成周围补片侵蚀的原因所在,同时也揭示了生物型替代材料在盆底运用中的矛盾之处：在补片周围瘢痕组织的完全缺失一方面说明不易造成黏膜和周围器官侵蚀,而另一方面也可能是术后复发率高的原因。

也有一些报道认为生物型移植物对盆底修复的治疗并不满意,主要是术后复发率较高,其原因可能为移植物的消解导致解剖结局改变所致。Pierce等[25,26]对新西兰大白兔进行研究,为期 9个月的动物实验观察中,ACTM引起的宿主反应较人工合成聚丙烯补片为重,这与另一些 6～12周的短期动物实验研究结果[27,28]相符。而目前临床运用最为广泛的大网眼聚丙烯补片,引发的是较轻微的慢性炎症反应,与宿主基质的相容性较好[29,30]。Pierce还认为,ACTM补片在体内降解正是由于其引发的宿主异物反应所致,从这一点上看,ACTM补片与早年出现的可吸收补片结局类似,临床复发率高也是由此造成的。但也有较为长期的临床观察提示[31],ACTM补片在作为尿道悬吊吊带材料时,引起的炎症反应极轻,术后 58和 67周观察表明,移植物已消失,并被致密结缔组织取代,虽然周围炎症反应很轻,但运用 ACTM补片进行尿道悬吊,术后复发率很高。

5 小结

脱细胞生物组织补片在盆底重建手术中的应用,方法简单,操作容易,异物反应小,阴道侵蚀发生率低,但术后复发率较高且缺乏长期临床观察数据,其长期效果有待进一步观察,要想成为盆底修复的理想材料,尚需在生物力学性能和降解率的调节方面做进一步改进。

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