脱细胞真皮基质在整形外科领域的研究及应用进展

任 烨, 邓辰亮, 杨松林

综 述

脱细胞真皮基质在整形外科领域的研究及应用进展

任 烨, 邓辰亮, 杨松林

脱细胞真皮基质； 整形外科； 组织替代； 基本特性

脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix, ADM)是一种新型的组织工程材料，是由人或动物皮肤组织经各种物理和化学方法，去除表皮及真皮层的细胞成分，保留完整的胶原等细胞外基质蛋白和基底膜而制成。也就是说，ADM中没有细胞成分，但包含除细胞之外的几乎所有成分、结构和功能。由于其具有良好的物理、化学和生物学特性，在创伤修复、组织填充和组织再生中已得到广泛应用。移植物的免疫排斥是异体或异种移植和材料应用的最大难题，但是，冷冻干燥后的灭活骨在移植后不会引起宿主的免疫排斥反应，但允许宿主细胞的重塑和新骨形成(FP Kreuz，1951年)。笔者现重点对ADM的基本特性及其在整形外科领域的临床应用综述如下。

1 分类与制备

1.1 分类

①根据材料不同，分为同种异体ADM和异种ADM。分别来自人类尸体皮肤和猪皮、牛皮等。有研究表明，两种来源ADM的基本特性并无明显差异[1-2]。②根据胶原结构不同，分为交联型和非交联型。交联型相比于非交联型，其机械强度更高，而降解吸收率更低[3]。前者弹性蛋白较少而胶原蛋白较多，可用于局部塑形或张力较大的位置；后者弹性蛋白较多，而胶原蛋白较少，可用于无张力创面修复和组织填充[4]。③根据外形的不同，分为片状型和微粒型。前者应用较多，后者多用于注射填充。

1.2 制备

ADM制备的原材料是人类尸体皮肤或动物皮肤。市场上有多种ADM产品，各有其特点，虽然具体处理方式和方法不同，但其制作都是基于同一原理。在基本方法的基础上，ADM可经不同的处理方法获得不同的生物学特性。例如猪ADM的物理特性，可通过价格低廉、无毒的交联方式得到加强，从而增加其在生物医学领域中的应用[4]。

2 基本特性及移植后转归

2.1 物理学特性

真皮在去除细胞后变成多孔的三维网格结构，较为完整地保留了胶原纤维、基底膜和弹性纤维等基质成分。实验表明，在处理过程中各种物理、化学处理方式并未明显改变物理特性，机械强度也与真皮处理前类似[5]。此外，ADM可通过交联剂的作用使胶原交联，对其强度、弹性、韧性等生物力学特性进一步加强[6-7]。

2.2 组织学特性

全层皮肤损伤的创面通常以瘢痕修复愈合，瘢痕表面粗糙不平、弹性差及程度不同的挛缩严重影响美观和功能。由于ADM保留了完整的基质结构，当成纤维细胞和内皮细胞迁入时可沿原细胞孔隙生长，均匀排布在ADM上，有效减少了瘢痕形成。研究表明，ADM用于创面修复后，组织学分析显示再生皮肤表面光滑，无增生性瘢痕和明显的色素沉着，柔软而富有弹性，光镜下可见胶原排列和均匀的成纤维细胞分布，无明显炎症细胞浸润[8-9]。

2.3 生物学特性

免疫学研究表明，宿主抗移植物反应主要由宿主特异性免疫细胞识别异体组织细胞表面抗原引起，而对基质成分的排斥反应极弱。ADM去除了可引起免疫排斥的成纤维细胞、内皮细胞等细胞成分，成为无排斥的异体组织，具有良好的生物相容性。大量研究和临床实践证明，应用ADM导致的免疫排斥反应极微，无明显炎症细胞浸润，无包膜形成或包膜极薄。虽然ADM生物相容性很好，但毕竟是异物成分。Jiang和Chen[10]在烧伤患者中对自体皮肤、异体ADM和异种ADM移植所引起的不同炎症反应程度做了对比，结果表明，尽管排斥反应不明显，但三者移植部位炎症介质浓度依次增高，这可能与细胞毒性淋巴细胞介导的免疫增强有关。

2.4 移植后转归

ADM在去除细胞成分、保留除细胞外固有组织结构的同时，使真皮成为具有无数三维格子网孔的立体结构，这些三维格子中包括多种物质，如Ⅰ～Ⅳ型胶原纤维蛋白、弹性蛋白、层黏连蛋白和多种细胞因子等[11]。ADM基底膜致密板和弓状纤维的存留为表皮细胞的附着提供了良好的附着平台，而真皮层的胶原网孔则为宿主细胞血管、神经、淋巴管的生成和引入提供了条件。多网孔的胶原纤维以及存留的细胞因子使宿主成纤维细胞、血管内皮细胞等可以快速长入，从而使ADM迅速血管化。Wong等[12]发现，ADM移植后1周在基质中就可见活跃的宿主细胞增殖；移植后3～14 d，宿主细胞和肌成纤维细胞的总量增加了8倍；内皮细胞在移植后3～7 d增加了4倍,而7～14 d并无明显增加，随时间的推移内皮细胞逐渐成熟，ADM逐渐血管化。同时，ADM复合皮瓣也支持淋巴管内皮细胞的迁入和淋巴网的形成，移植后14 d，在ADM中即发现淋巴通道的生成。实验表明,宿主对ADM的反应同正常伤口愈合过程相平行。

ADM主要成分为基质胶原骨架，既不是无机假体也不是活组织，在充分血管化之前无需代谢支持，不会被降解吸收，可保持稳定的胶原特性。随着宿主细胞的迁入及血管化程度的提高，宿主细胞分泌的细胞外基质逐渐增多，ADM本身的基质成分则在体内被宿主细胞分泌的胶原酶等成分降解吸收。对于吸收程度，有学者认为,ADM的降解最终与成纤维细胞分泌细胞外基质形成动态平衡[13]，有的则认为，ADM最终完成一个爬行替代的过程[14]。但具体吸收率和吸收时间的关系尚有争议。

3 整形外科领域应用

3.1 烧伤与瘢痕

3.1.1 烧伤 早期中厚皮片移植是深度烧伤治疗的标准方法，但存在严重的供区不足和术后瘢痕挛缩问题，尤其是大面积全层烧伤的患者。早在19世纪90年代中期，Wainwright[8]就在其临床研究中利用ADM材料Alloderm和网状植皮复合移植于全层烧伤患者，并与仅用网状植皮处进行对比。术后90 d效果提示,Alloderm可以有效改善网状植皮的愈合特性，减轻炎症反应，防止瘢痕增生和挛缩。此后，烧伤的治疗变成了ADM的主要应用领域。ADM抗原性低、生物相容性好，移植于受区一旦血管化可提供类似于真皮的柔软、耐磨持久、可避免机械损伤的特性。ADM和网状刃厚皮片复合移植大大减少了皮肤供区量，且术后愈合时间缩短，减少了瘢痕形成和瘢痕挛缩，外形和色泽美观，感觉良好，并发症相对较低[15-16]。近年来，宽筛孔网状刃厚皮片、培养的表皮细胞悬液、脂肪干细胞、间充质干细胞等和ADM的复合移植以及其他一些新方法的研究和应用,进一步减少了自体皮片的使用量，加快了烧伤创面的愈合速度，促进了患者外观和功能的恢复[17-18]。

3.1.2 瘢痕 病理性瘢痕分为增生性瘢痕和瘢痕疙瘩，瘢痕治疗的最大问题是其高复发率。由于病理性瘢痕动物模型的缺乏，瘢痕研究及治疗进展缓慢，尤其是瘢痕疙瘩的治疗，尚无有效方法。Patel和Lawrence Cervino[19]对8例瘢痕疙瘩切除后ADM植入治疗的患者进行了一项回顾性调查，随访1～54个月无一例复发，仅有2例出现残存硬结。Wang和Xia[20]将ADM与正常皮肤表皮和瘢痕组织表皮分别应用于烧伤后瘢痕增生患者的治疗，结果显示，前者再生皮肤与正常皮肤无差异，后者再生皮肤光滑，完全不同于质硬粗糙的瘢痕皮肤，且使瘢痕瘙痒症状得以根治或减轻。Chen等[21]报道了1例利用ADM和自体刃厚皮片复合移植治疗严重烧伤后瘢痕增生致腕肘关节活动严重受限的病例，术后30 d和180 d观察显示,伤口愈合良好，且无严重瘢痕形成，患者肘关节活动度明显改善。但是，ADM用于瘢痕治疗的报道仍然较少，ADM对于瘢痕治疗的应用尚需大量的研究和临床实践。

3.2 乳房整形

3.2.1 乳房再造与隆乳术 在美国，有一半的假体置入乳房再造术和隆乳术应用了ADM[22]。但是，临床医师对于防止假体置入后包膜挛缩等常见并发症并无有效办法。近年来，ADM在乳房重建和隆乳术方面的应用尤其广泛，多篇文献报道ADM用于乳房手术具有显著效果。ADM可看做胸大肌的延长，减轻胸大肌的张力并使医师更容易确定乳房下皱襞、扩张器或移植物的位置；ADM位于假体和皮肤之间，相当于在移植物和皮肤之间增加一保护层，避免了术后移植物显露；ADM良好的生物相容性和物理特性则使包膜挛缩、移植物错位等术后畸形的发生率大大减少。有报道称，ADM还可加快组织扩张器对组织的扩张速度，但对此尚有争议。McCarthy等[23]进行的多中心盲法随机控制实验表明，ADM用于假体置入乳房重建既不能减轻术后和扩张期疼痛，也不能加速术后扩张速度。此外，在乳房Ⅰ期和Ⅱ期再造、隆乳、畸形矫正、乳房固定等常见乳房手术中均有大量文献报道。

3.2.2 乳头乳晕重建 Chen等[24]在用永久性假体置换出扩张器时，将ADM卷成圆柱状插入运用改良的C-V皮瓣技术重建的乳头中心支撑重建乳头，成功进行了19例手术。术后患者对乳头形态和大小满意率为100%，且随访7个月并无明显萎缩吸收，同时减少了ADM使用的费用。另有运用三叶皮瓣结合ADM进行乳头重建的报道，术后均取得满意效果[25-26]。

Rao等[27]将ADM作为乳晕贴附移植物进行乳晕再造，术后24个再造乳晕重新血管化，新生表皮形成平均时间为8.1周。这一技术避免了因重建皮瓣缺损区后导致的乳房顶部扁平，使得重建乳晕更加自然美观，减少了其他乳晕重建技术所导致的术后并发症。术后乳晕颜色欠佳者用文身技术进行修饰。所有患者均取得满意疗效。

3.3 头面部整形

头部外伤、肿瘤切除等各种原因都可造成头皮缺损，缺少覆盖而血流又丰富的头颅则成了细菌良好的培养基，常规方法在老年人或有糖尿病、严重心血管疾病的患者中存在禁忌或效果不佳，ADM的应用有望实现难治性头皮缺损的Ⅰ期治疗[28]。在很多眼部整形手术中，ADM的出现将使自体组织的应用逐渐减少[29]。大量研究表明，对于鼻部美容和功能整形，如鼻畸形矫正、空鼻综合征的填充、鼻中隔穿孔和鼻外伤的治疗以及在额鼻综合征的鼻重建中，应用ADM代替硅胶假体和填充剂，术后美学效果更佳，并发症更少[30-32]。ADM也用于唇腭裂修复，闭合腭咽，有效地减少了术后腭瘘形成率，并可对术后切口裂开、腭瘘和组织坏死进行修复[33-35]。此外，ADM可有效预防腮腺切除后耳颞综合征，减少其发生率[36]。

3.4 躯干四肢

3.4.1 腹壁修复 传统腹壁修复的材料为合成网片和自体组织，然而前者有时存在禁忌且不宜用于有感染风险的部位，后者用扩张器容易导致感染，用皮瓣又会造成供区新的损伤且操作复杂。在这种情况下，ADM的出现提供了解决这些问题的方法。研究表明，ADM对于微生物的渗透具有良好的抵抗力，因此，可用于易感染创面的修复[37]。Alloderm的应用有效地解决了腹外疝的复发率和腹壁筋膜覆盖不足的问题，但是，由于人类皮肤来源的Alloderm具有良好弹性，在大面积腹壁缺损患者中应用时，容易导致患者腹壁膨出或松弛；而猪皮肤来源的Strattice则因为猪皮有较多的胶原蛋白和较少的弹性蛋白而更适于大面积腹壁缺损修复的应用。另外，ADM是否能防止内脏器官粘连尚有争议[38-39]，并非所有研究都表明，ADM应用于腹壁修复具有良好的效果。总之，ADM在腹壁修复中的应用效果还需要更多实验研究来加以论证。

3.4.2 四肢修复 ADM在四肢烧伤中的应用前已述及。近年来ADM常被用做肌腱修复材料。Xu等[40]对8只因旋转脱套伤导致冈上肌腱部分切除缺损的非洲绿猴应用ADM进行治疗的研究。3个月时，组织学观察，ADM表现为类似于自体肌腱的结构，成纤维细胞分布均匀，胶原纤维平行排列且可见丰富的血管；6个月时血管密度恢复到正常水平。免疫组化和血清学分析显示，无明显炎症缺乏。研究表明，ADM允许宿主肌腱组织的长入，可能成为治疗人类旋转脱套伤的安全材料。Branch[41]应用ADM成功进行了3例跟腱修复手术，术后4～6周开始负重，术后2～3个月完全愈合，肌腱力量完全恢复，且无疼痛和慢性肿胀。这一技术的成功运用有效避免了采用自体肌腱移植的弊端，恢复了肌腱的原有宽度和张力，缩短了患者的恢复期。ADM良好的生物相容性和支撑效果，使其有可能成为肌腱修复的最佳材料。此外，ADM还在前臂筋膜裂开的修复、前臂桡侧皮瓣切取后的创面修复、手腕神经痛的治疗、各种挛缩畸形的矫正中有所应用[42-43]。

3.5 会阴整形

Zhu等[44]用ADM对53例患有Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser综合征的患者进行了阴道整形，术中无严重并发症发生，术后有6例患者阴道穹窿部出现肉芽息肉。42例患者随访时间超过1年，解剖学效果良好，成功率100%，性生活也取得了较为满意的效果。

由于缺乏有效的修复材料，长段尿道狭窄或尿道缺损的修复重建成为一大难题。毛长青等[45]利用组织工程学技术自制异体ADM，成功对12例患者进行了尿道重建，术后恢复良好。Zhang和Alei等[4647]将ADM放入阴茎皮下，ADM的应用使阴茎保持良好的外形和感觉，相比于自体脂肪移植等方法更是消除了供区新的损伤，显著缩短了手术时间。

3.6 注射填充

随着自体脂肪、胶原蛋白、透明质酸等注射填充剂的出现，微创整形技术得以不断发展。但上述填充物都存在吸收快、术后外形或感觉欠佳等缺点。基于ADM良好的生物相容性、极低的免疫原性和炎症反应性，ADM被制作成微粒型注射剂用于口唇、鼻唇沟等部位的注射填充，在移植成功率和组织质量方面都优于自体脂肪移植。Cymetra是一种ADM注射填充剂型，用于隆唇填充效果更持久，红唇高度更高，且外形和感觉更加自然[48]。近年来，学者们更倾向于一种“鸡尾酒”疗法的研究，即将自体脂肪、肌条、筋膜、成纤维细胞等混合移植，现有研究表明，ADM作为脂肪干细胞的扩增替代物和运输载体进行混合移植可明显提高脂肪干细胞的成活率[49]。

4 其他应用

尽管ADM的研究和应用时间较短，尚需要大量的随机对照研究来充分验证其应用效果。但ADM在整形外科领域的应用充分展现了其在真皮替代、组织填充、覆盖与重建中的作用。除此之外，ADM在口腔医学中的应用也得到了飞速发展，尤其是对于口腔黏膜缺损和牙龈萎缩等的治疗。其他诸如骨科、胃肠外科、神经外科、耳鼻咽喉科等各亚学科领域都在尝试应用ADM来解决一些以前手术治疗中存在的难题[50-52]。

5 总结

由于自体组织移植存在供区不足、供区新发损伤、移植成活率欠佳等缺点，所以，一种好的组织填充替代材料对于整形外科医师来说至关重要。ADM的应用不但解决了自体组织移植存在的问题，还大大缩短了手术时间，减少了对患者的损伤。ADM无细胞毒性，免疫原性极低，种属差异性低，生物相容性良好，使其在创伤修复、组织填充和组织再生的应用中发挥了巨大作用。但由于ADM产品较多，又各有其不同特性，在使用中外科医师应根据用途不同选择不同的ADM材料。我们应该意识到，ADM仍然处于发展阶段，在很多方面仍不成熟，尽管ADM在各个领域的应用都有所报道，但由于其尚缺乏足够的大样本随机对照研究证据的支持，及其费用较高，在广泛应用中受到一定的限制，目前多只在特定情况下进行使用。同时，虽然多数研究显示，ADM的应用可减少并发症的发生，但仍有研究显示，ADM相对于自体组织移植会增加术后并发症的发生率，在使用前应该有计划地制定相应的预防措施。再进一步对ADM常规应用研究的同时，有学者正在试图将ADM与诸如生长因子、成纤维细胞等多种成分相结合应用；此外，基于ADM的制作原理，脱细胞基质正朝着三维立体化发展，实体器官脱细胞基质的研究有可能成为未来研究的热点。

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200233 上海，上海交通大学医学院附属第六人民医院 整形外科

任 烨(1989-)，男，山东临沂人，硕士研究生.

杨松林，200233，上海交通大学医学院附属第六人民医院 整形外科，电子信箱：yangsonglin1961@vip.qq.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.08.010

2014-04-14)