术后腹膜粘连的发病机制及预防的研究进展

汪孟奇 程风春 孙帅 傅廷亮

山东滨州医学院附属医院儿外科 滨州 256603

腹膜粘连的形成涉及免疫激活、炎症反应、纤维蛋白溶解失衡、氧化应激、胶原沉积、腹膜组织修复等复杂的病理生理过程[1-3]。腹盆腔手术、感染、创伤及肿瘤放疗后腹膜腔内形成的纤维瘢痕,可导致小肠梗阻等严重并发症,严重影响患者的健康和生活质量,甚至危及其生命[4-6],部分患者需要再手术干预。

1 腹膜粘连的病因与发病机制

1.1腹膜损伤腹膜由单层间皮细胞及间皮下层组成并覆盖于腹腔的内表面。间皮细胞分泌多种细胞外基质润滑脏器,还具有纤维蛋白溶解活性防止粘连形成。手术或腹部创伤后,间皮细胞缺血、缺氧,激活级联凝血系统,形成血凝块[7-11]。机体启动修复系统,成纤维细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等渗出并移至受损区域,与血凝块共同作用形成纤维蛋白网,成为粘连的组织架构[12-13]。如纤溶系统功能正常,7～10 d内,损伤区域恢复为连续的间皮细胞;否则在相关细胞因子的作用下纤维蛋白转化为肉芽组织样结构,形成胶原纤维。继而血管增生、结缔组织出现,形成不可逆的粘连组织[14]。腹腔手术可导致肥大细胞浸润和脱颗粒并释放组胺、胰蛋白酶和糜蛋白酶。组胺引起血管舒张,增加细胞分子黏附活性,调节成纤维细胞的迁移和增殖。胰蛋白酶和糜蛋白酶增加转化生长因子-β(TGF-β)活性,降低细胞间跨膜阻力,促进腹膜粘连的发生和发展。自由浮动腹膜腔内的巨噬细胞参与腹膜损伤后粘连形成。Haney通过透射电子显微镜观察发现巨噬细胞参与腹膜损伤后修复的全过程[15-16]。粒细胞移动并转运基质可密封间皮细胞受损区域、促进病变快速修复[17]。Hong GS等[18]研究发现吡格列酮是PPARγ受体激动剂,可诱导巨噬细胞(M2)极化,从而减轻腹膜粘连的发生,但不影响吻合口愈合。Sandoval等[19]发现TGFβ多肽抑制剂可以通过抑制腹膜间皮细胞向间充质细胞转化,抑制肌纤维母细胞的产生,降低腹膜粘连的发生及粘连的严重程度,为研究治疗方法提供了新的途径。

1.2腹腔感染腹腔感染产生的反应性腹水中检测到高浓度的炎症调节剂,如 IL-6、CXCL10、TNF、IFN-γ、TGF-β,可促进粒细胞浸润、炎症反应和粘连形成。研究还发现,阑尾炎比肠梗阻的反应性腹水中与炎症相关的细胞因子和趋化因子,如IL-22、嗜酸粒细胞趋化蛋白-2(Eotaxin-2)、粒细胞集落刺激因子(GCSF)浓度更高。术中吸净反应性腹水,腹腔局部或全腹腔灌洗,有利于减少炎症反应、促进组织修复,降低粘连发生的风险[20]。

1.3遗传因素手术后发生腹膜粘连及粘连的严重程度存在个体差异。单核苷酸多态性、基因突变和信使RNA的上调可使转化生长因子、血管内皮生长因子、干扰素、基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活剂抑制剂-1和白细胞介素等发生改变,均可增加术后粘连形成的机会[21]。补体是机体中重要的炎症介质,广泛参与机体抗感染及防御反应,阻止补体过度活化有助于减轻过度炎症反应[22]。

2 腹膜粘连的预防

腹膜粘连的预防方法主要包括建立物理、化学或生物防粘连屏障,手术改进,分子基因调控及药物预防等方面[23]。

2.1防粘连屏障(1)固态防粘连屏障：在关闭切口前,将聚乳酸纳米片、塞普拉菲尔姆、防粘连膜等固态薄膜放置于组织间可降低术后粘连的发生率,并经动物实验和临床研究得到证实[7,24]。(2)液态防粘连材料：主要包括普鲁兰水凝胶、支链淀粉酶水凝胶、木葡聚糖温敏水凝胶等。动物实验研究表明,改良普鲁兰水凝胶可有效预防腹膜粘连。其作用机理可能与凝胶屏障分隔损伤的腹膜组织、调节炎症反应,及降低血管通透性有关。水凝胶中的普鲁兰多糖具有黏附性好,易停留在受损组织表面,在体内可自行降解、无需去除等优点[25]。研究表明,腹腔镜回肠造口关闭术及直肠切除术中应用支链淀粉酶水凝胶注射液组切口粘连发生率为52.7%,显著低于对照组(90.7%)[26]。利用酶解反应制备的木葡聚糖(mXG)温敏水凝胶具有良好的生物相容性和物理隔离作用,与抗体C5a结合抑制补体的激活。在盲肠-腹壁缺损粘连动物模型中应用mXG,术后 1 周、2 周 mXG/C5a 抗体组仅个别动物出现轻微粘连,表明mXG/C5a 抗体能有效预防粘连[27]。Baran等[28]报告应用4%艾考糊精、硫酸镁及生理盐水起到隔离腹膜与受损间皮,减少粘连机会。Zhou等[29]发现天然抗菌肽jelleine-1 (J-1)在二磷酸腺苷钠溶液(ADP)中自组装(J-1-ADP)形成的水凝胶具有抗菌和止血活性,在大鼠腹壁缺损-盲肠磨损腹腔粘连模型中发挥抗粘连作用,但在临床上J-1-ADP水凝胶预防术后粘连形成的作用尚待研究。(3)新型膜屏障：具有高生物相容性和生物降解性,而且降解产物无毒性,在粘连预防中发挥重要作用。膜屏障覆盖损伤组织表面,分隔相邻结构,在愈合过程中持续停留于创面,逐渐自行吸收。羧甲基壳聚糖和胶原蛋白在谷氨酰胺转氨酶的催化下通过交联制成抗粘连膜,可减轻术后腹膜粘连,同时具有抗炎作用[30]。静电纺丝膜具有良好的力学性能和生物相容性,可减少炎性细胞浸润和炎症反应,放置于盲肠创面上起到预防粘连的作用[31]。崔文国等[31]通过I型胶原自组装、电纺技术和生物界面交联技术相结合研制出具有稳定空间结构的拟生态生物活性材料,为细胞提供动力,调控细胞分子基因表达,促进组织修复,减轻纤维化的发生。Matthews等[32]研究发现孔隙小于75μm的生物材料可减少肠粘连的发生率。研究人员通过纳米蜘蛛的无针技术制备壳聚糖静电纺丝膜(chitosan electrospun membrane,CSEM),拉伸强度可达27.45 ± 6.30 MPa[33],但其预防粘连的效果尚待临床试验中验证。Kheilnezhad等[34]研制的布洛芬载药电纺纳米纤维膜具有抑制炎症细胞浸润和成纤维细胞黏附的作用,同时可促进组织愈合。

2.2微创手术技术Krielen等[35]回顾性分析了接受腹腔镜或开放手术患者的临床资料,统计5 a内因腹膜粘连再住院的情况。结果1.7%接受腹腔镜手术患者因腹膜粘连相关疾病再住院,而4.3%的开放手术患者再住院与腹膜粘连直接相关。亦有报告[36]腹腔镜结直肠手术患者中,因腹膜粘连相关疾病再住院占2.4%,而开放手术患者再住院与腹膜粘连直接相关者占7.5%。表明与开放手术比较,腹腔镜手术可减少粘连发生率。

2.3药物预防(1)辛伐他汀具有促进纤溶、抗炎和抗氧化作用,有助于预防术后发生腹膜粘连[37]。Haslinger等[38]发现辛伐他汀通过增加组织纤溶酶原激活物(Tissue plasminogen activator,tPA)水平、降低纤溶酶原激活物抑制剂1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)水平激活腹膜间皮细胞的纤溶活性。(2)腹腔内应用吡非尼酮可降低血管增殖、炎症及纤维化以减少粘连发生。调节性T细胞通过调节T细胞活性抑制炎症发展[39]。(3)丹参具有促进血液循环、消除血液淤积的功效。研究结果显示,应用丹参的主要活性成分丹酚酸盐24 mg/kg或48 mg/kg干预3天,实验大鼠术后腹膜粘连明显减轻。丹参酮IIA处理7d的大鼠,腹腔内tPA含量明显增高,环氧化酶-2含量降低,降低腹膜粘连[40-41]。(4)活化蛋白C、迷迭香具有较强的抗炎和抗氧化作用,其提取物可显著降低实验小鼠IL-6、IL-1β和TNF-α水平,明显减轻术后腹膜粘连[42-44]。(5)腹腔注射富氢生理盐水(hydrogen-rich saline,HRS)的小鼠术后第3天和第7天腹膜粘连显著减少,腹膜液中tPA显著增加,TGF-β、PAI-1、MDA和MPO水平显著减少,粘连带中促炎细胞因子mRNA表达显著降低。表明HRS具有抑制术后腹膜粘连形成的潜在作用[45]。(6)Kheilnezhad B等[46]发现损伤早期间皮细胞间出现大量膜桥并形成细胞骨架。在Ca2+的驱动下,膜桥引发的粘连通过细胞骨架向周围未受损的部位传播。位于粘连部位的间皮细胞胞浆中Ca2+含量显著高于正常的间皮细胞,局部应用单一剂量的Ca2+通道阻滞剂可能成为预防腹膜粘连的简便方法。

2.4基因与分子治疗腹膜受损后间皮细胞和巨噬细胞释放细胞因子,抑制纤溶活性,细胞外基质和微血管生成增多。靶向干预粘连形成过程中起重要作用的细胞因子成为预防腹膜粘连研究的方向[47-51]。(1)新型TGF-β1受体激酶抑制剂EW-7197可通过抑制氧化应激、减少炎症因子进而抑制纤维化形成。EW-7197干预后,实验小鼠腹膜粘连程度显著低于对照组[48]。(2)TM5275是一种新型的PAI-1抑制剂,具有抗血栓、抗血管生成,及抗纤维化的作用,可增强纤溶系统的激活,预防分泌EGF的巨噬细胞募集,进而减轻粘连[50]。(3)JUN 基因是转录因子激活蛋白-1复合物的一部分[51],是成纤维细胞的转录主调控因子,通过JAK-STAT和上皮-间充质转化通路,成纤维细胞中PDGFRA的表达上调,促进粘连形成。通过擦伤脏层和壁层腹膜建立腹部粘连的小鼠模型,发现粘连组织中JUN表达增多,推测抗JUN表达可抑制术后腹膜粘连形成。(4)穿膜和免疫球蛋白结构域1(TMIGD1)通过减轻腹膜间皮细胞内线粒体的氧化应激,抑制腹膜粘连形成[52]。(5)研究发现中性粒细胞转运远隔脏器表面的细胞外基质到达损伤部位,成为创面修复的材料;同时刺激腹膜间皮细胞合成新的细胞外基质。热休克信号通过降低TGF-β信号转导和成纤维细胞分化调节切口愈合,在损伤修复的早期阶段,热休克因子可阻断基质种植到损伤部位预防腹膜粘连[14]。

3 结论与展望

研究腹膜粘连形成的相关因素及发生机理,有助于预防术后发生腹膜粘连[53]。尽管腹腔粘连发病机制和预防的研究取得了进展,但尚需通过临床和实验深入探讨新方法,在分子及基因层面验证药物靶点和关键通路,以改善腹盆腔手术患者的生活质量[2,54]。