小肠黏膜下层用作诱导组织再生及应用

王鸾，王效杰

(1．沈阳医学院基础医学院2010级临床医学2班，辽宁 沈阳 110034；2．基础医学院解剖学教研室)

小肠黏膜下层(small intestinal submucosa，SIS)作为一种天然细胞外基质生物材料，拥有良好的组织相容性，可降解性和降解速率可控性，无抗原作用，维持生长其上的细胞形态和表型，并增进细胞的黏附和生殖，诱导组织再生，有一定孔隙率和一定机械强度[1]，最有可能在组织体内完全再生，具备临床应用前景。

1 SIS的制备

1.1 物理方法 取体重大于200 kg封闭饲养猪的小肠。在运输过程中将小肠冰冻冷藏，完成清洁过程尽量在4 h内。用裹有纱布的刀柄去除小肠的浆膜层和肌层，再此期间持续用40 ℃水冲洗。

1.2 化学方法 经物理方法处理的小肠沿纵轴切开，切成每段长15 cm，按Abraham方法[2]制备。化学方法处理过程的每一步均在室温下进行，材料和溶液体积的比例应保持在1∶1 000[3]。

2 SIS的力学性能

SIS作为体内组织工程生物材料，必须具有适当的机械特性，以保证再生组织的大小和形状。其本身应该能够提供暂时的机械支撑力，在承受体内周围组织的压力时，再生细胞可以有足够的生长空间再生。而且这种机械支撑能力应该能维持足够时间，到再生组织本身具有足够的机械承受能力为止。实验表明SIS在纵轴方向(无论是否剖开管壁)的抗拉强度相当于肌肉和韧带组织的7/1和4/1，SIS具有各向异性的力学特点，无论管壁剖开与否，沿SIS管腔纵轴拉伸方向的屈服力和最大应力比剖开管腔、垂直于管腔纵轴拉伸的屈服应力大2倍，而垂直管腔失轴拉伸组的屈服应变和最大应变较大，达70%以上。因此它可能成为血管或皮肤的替代物[4]。

3 SIS组成结构和生物学特性

SIS外观呈淡白色，厚度80-100 μm，本质为不含细胞的细胞外基质。SIS主要含有胶原、氨基多糖、糖蛋白等成分。组织学观察显示，SIS的管腔面由致密的嗜伊红染色材料组成。扫描电镜可见SIS的管腔面较管腔外面更加光滑和致密。另外，SIS还含有多种生长因子，对组织的修复重建及细胞的生长有重要作用，其结构非常有利于细胞的黏附、增殖和分化，并且能刺激细胞分泌胶原等，具有良好的生物相容性和适当的机械特性，且能承受周围组织压力，为再生细胞提供足够的生长空间，能迅速诱导细胞浸润、刺激血管生成和宿主细胞的成长、分化，逐渐完全降解，产生的再生组织在结构和功能上均与原有组织相似[5]。

4 应用

4.1 泌尿管道 林茂虎等[6]应用SIS修复大鼠实验性膀胱缺损，术后11个月组织学观察发现SIS诱导的再生膀胱组织内含有正常膀胱组织所具备的泌尿道上皮层、平滑肌层和浆膜层，且不容易与正常的膀胱组织区分。SIS植入宿主体内后，能迅速诱导细胞浸润，刺激血管生成和宿主细胞的长入和分化产生的再生组织在结构和功能上均与原有组织相似。经进一步的研究证实，SIS诱导再生的膀胱组织极有与正常膀胱组织相似的收缩力特征，并可见相应的神经再生。用SIS修复的实验性膀胱缺损的研究发现，15个月后再生的膀胱组织具有尿流动力学的顺应性，膀胱容量和正常相接近，无副作用和上尿路的异常改变，组织学上再生膀胱组织含有与正常膀胱组织相似的三层结构，力学上再生膀胱组织的压力(张力)顺应性与正常对照组无显著差异，均比移植前的SIS高30倍。

另外，猪SIS还可以进行兔尿道缺损修补。SIS具有良好的促再生特性，应用SIS修复的尿道缺损，可减少尿瘘和尿道狭窄的发生，术后4周可见上皮细胞再生，新生血管长入；术后12周其基本组织结构与正常尿道无明显差异。行逆行尿道造影显示，再生尿道的管腔与正常尿道无明显差异，表明SIS作为尿道修复重建的替材料，不仅能实现组织学再生，而且可同时实现功能的重建[7]。此外，还有修复人尿道成功的案例[8]。

4.2 肌腱 猪SIS替代兔跟腱的实验研究发现，SIS替代肌腱的过程是代谢过程，经过16周，SIS被宿主肌腱完全替代，其组织结构和力学性能与正常肌腱极其接近，最终实现了组织工程的目标—完全再生。表明体内组织工程理论在肌腱再生方面是可行的[9]。

还可用SIS修复狗的跟腱缺损，再生肌腱组织的轴向张力强度和胶原组织排列方式与正常肌腱组织相似，免疫组化检测显示SIS在术后逐渐自行降解，表明它是作为一种暂时的基质而引导机体组织的再生和修复[10]。

运用SPSS18.0软件进行统计分析，组间计量资料对比采用两独立样本 t检验和协方差分析，组间计数资料对比采用χ2检验，以α=0.05为检验水准。

4.3 皮肤 在小肠黏膜下基质修复大鼠皮肤缺损中，SIS贴附皮肤不引起排斥反应，无伤口感染。SIS在全层皮肤的创伤中能明显促进肉芽组织生长和上皮再生。SIS组愈合好，无瘢痕，皮肤附件生长良好，而其余对照组有瘢痕愈合，皮肤附件仅生长于伤口边缘处，实验表明SIS是一种良好的创伤药膜[11]。

猪SIS治疗兔背部皮肤缺损的实验研究表明，SIS修复后的结构更接近于正常皮肤组织，可诱导鳞状上皮细胞增生，并可减少瘢痕组织的生成，可作为支架材料用于皮肤缺损的修复[12]。

4.4 半月板的支架材料 用SIS修复的半月板与正常半月板在大体标本和超声检查中相似，术后经组织学检查显示SIS修复再生的半月板中见不到原先的SIS组织，免疫组化检查可见其胶原组织的含量和分布与正常半月板相似[13]。

4.5 其他(硬脑膜、胰岛、血管) 苏琰等[14]用SIS分别修复大鼠和狗的硬脑膜缺损，术后都在SIS移植物的局部发现有纺锤形单核细胞浸润、嗜酸性染色的细胞外基质和新生血管形成，SIS逐渐降解吸收，而脑脊液检测和常规血清生化检测均无明显异常，也未见机体免疫排斥反应或发生对脑皮质的有害反应。

此外，SIS还可以作为胰岛移植作为治疗1型糖尿病的有效方法，随着组织工程技术的发展移植的方法也得到了很大的改进。利用SIS作为支架材料可以重建胰岛营养支持的微环境，进而改善胰岛功能。薛武军[15]等利用SIS制作的三维支架材料具有空间定位，可供细胞迁移，与胰岛在体外复合培养时，细胞在支架的表面附着良好。

5 问题与展望

SIS是天然细胞外基质，不含血管和细胞，植入体后不引起明显的、有害的免疫排斥反应，可以对局部的生物力学作用和微环境产生应答，实现组织的修复重塑，还能支持相关组织的增殖和分化，又具有良好的生物相容性，能在体内自行降解。与其他材料相比，它还具有较强的抗感染能力。但目前的研究多限于动物实验，尽管已经涉足不同的组织修复，但在临床应用的研究还不够多，更重要的是缺少临床探索，有待加强和努力。

参考文献：

[1]张开刚，曾炳芳，张长青．小肠黏膜下层用作组织工程支架材料研究进展[J]．国外医学 骨科学分册，2004，25(4)：200-202．

[2]Abraham GA，Murray J，Billiar K，Sullivan SJ．Evualation of the porcine intestinal collagen layer as a biomaterial[J]．J Biomed Mater Res，2000，51：442-452．

[3]张开刚，曾炳芳，张长青．小肠黏膜下层的制备及细胞相容性的实验研究[J]．中华创伤骨科杂志，2005，7(4)：344-348．

[4]崔树北，王洪，杨述华，等．小肠黏膜下层包绕丝素纤维复合韧带的生物力学测定[J]．中国组织工程研究与临床康复，2009，13(3)：517-520．

[5]金娟，田伟．猪小肠黏膜下基质在组织重建中的研究进展[J]．沈阳医学院学报，2011，13(2)：119-121．

[6]林茂虎，叶林阳，郁华亮，等．转染VEGF165的鼠膀胱平滑肌细胞种植小肠粘膜下层在大鼠膀胱重建中的应用[J]．第四军医大学学报，2011，19：1923-1926．

[7]朱英坚，卢慕峻，刘国华，等．应用猪小肠黏膜下层进行兔尿道缺损修补的研究[J]．临床儿科杂志，2009，27(2)：172-175．

[8]Palminteri E，Berdondini E，Fusco F，et al．Long-term results of small intestinal submucosa graft in bulbar urethral reconstruction[J]．Urology，2012，79：695-701．

[9]顾延，戴魁戎．猪小肠黏膜下层替代兔跟腱的实验研究[J]．中华医学杂志，2002，82(18)：1279-1282．

[10]孙文才，李玉成，李博，等．猪小肠黏膜下层作为组织工程肌腱支架的试验研究[J]．中国伤残医学，2011，(6)：17-19．

[11]田伟，王效杰，赵海，等．小肠黏膜下基质修复大鼠皮肤缺损的实验研究[J]．解剖学研究，2011，33(1)：30-32．

[12]王少云，吴迪，张丽，等．猪小肠黏膜下层治疗兔背部皮肤缺损的实验研究[J]．昆明医学院学报，2011，(6)：12-16 ．

[13]王洪，赵玉鑫，杨述华，等．半月板纤维软骨细胞与小肠黏膜下层相容性的研究[J]．中华实验外科杂志，2007，24(9)：1149．

[14]苏琰，张长青，孙鲁源，等．小肠黏膜下层(SIS)桥接周围神经缺损的实验研究[J]．中华创伤骨科杂志，2004，6(10)：1136-1139．

[15]薛武军，宋勇，田普训，等．大鼠胰岛复合小肠黏膜下层体外构建组织工程胰腺的实验研究[J]．中华细胞与干细胞移植(电子版)，2009，6(1)：16-22．