皮膚是人體最大的器官 , 其對保護機體內環境的穩定 , 抵禦外界環境的刺激和病原菌入侵起到重要的作用。由於各種原因常常導致皮膚缺損 , 缺損後自體很難恢復原有的形態和功能 , 為解決皮膚重構這個問題 , 人工皮膚成了組織工程研究領域的一個熱點。人工皮膚是由活性的細胞接種到支架上形成的組織工程化皮膚 , 有真皮層或同時具有真皮層和表皮層。目前 , 國外人工皮膚的研究已取得了實質性進展 ,Ap -ligrafIntegra 、 Dermafen 、 Dermagraft 、 Alloderm 、 Lyphoderm等產品已被美國藥品與食品管理局 (FDA) 批准上市 ,並被廣泛用於臨床皮膚缺損的治療中 , 其他許多種產品還在研究中。
1幾種主要的人工皮膚的製備
1. 1 Apligraf 由 Organogenesis 公司生產 , 具有表皮層和真皮層雙層結構 , 系採用異體成纖維細胞接種於牛膠原凝膠中形成細胞膠原凝膠 ,1 周后接種角質形成細胞 , 浸沒培養 4 d , 角質形成細胞融合成片 , 然後進行氣液界面培養 1 ～ 2 周即得。
1. 2 Dermagraft 由 Advanced Tissue Sciences 公司生產 ,是將新生兒包皮成纖維細胞種植於聚乳酸 , 聚羥基乙酸纖維網中 , 培養 14 ～ 17 d , 成纖維細胞大量增殖並分泌膠原 , 纖維黏連蛋白 , 蛋白聚糖 , 生長因子等 , 形成由成纖維細胞 , 細胞外基質和可降解生物材料構成的人工真皮。
1.3 Integra 由 Integra Life Sciences 生產 , 是由牛膠原、硫酸軟骨素共價交聯後形成一定空隙的海綿 , 再在其表面塗上一層薄層矽膠膜製成的一種人工真皮替代物 , 當移植創面後毛細血管及成纖維細胞可浸潤生成形成新的真皮組織 ,2 周后揭去矽膠層 , 再以極薄的自體皮片或培養的自體表皮細胞膜片覆蓋。
1.4 Alloderm 由 Lifecell Corporation 生產 , 為一種脫細胞的真皮組織 , 採用屍體皮或動物皮通過反覆凍融去除細胞 , 使用之前再種上自體或異體角質細胞和成纖維細胞。
2 人工皮膚在臨床上的應用
2. 1 皮膚潰瘍的治療
臨床上皮膚潰瘍包括糖尿病的潰瘍、靜脈性難治性潰瘍、壞疽性膿皮病潰瘍以及一些其他疾病導致的潰瘍等 , 其治療一直是一個令人頭痛的問題 , 常規的治療方法往往不能獲得滿意的效果 , 而採用人工皮膚治療之後效果顯著。在一項下肢靜脈性潰瘍的對照研究中 ,10 例治療組患者採用Dermagraft 移植和加壓治療 ,8 例對照組患者僅採用加壓治療 , 用計算機對潰瘍面積進行測量和雷射都卜勒測移植皮膚的灌注。12周後觀察 , 結果治療組中 5 例(50 %) 痊癒 , 對照組中1 例 (25 %) 痊癒。治療組總的潰瘍癒合率明顯高於對照組 ( P = 0. 001) 。兩組治療部位皮膚都有毛細血管的增加 , 但治療組的灌注增加了 20 % , 而對照組僅為 4.9% 。此實驗說明人工皮膚(Dermagraft) 有利於靜脈性潰瘍的治療 。
美國 william 等報導一項對非感染性神經性糖尿病足潰瘍的隨機、對照、多中心(35個 ) 的研究 ,314例患者被分成兩組 , 應用人工皮膚 Dermagraft 的治療組和採用傳統治療的對照組。除了人工皮膚的應用 ,兩組都採用廣泛外科清創 , 穿減壓鞋 , 治療期間允許步行。治療 12 周后評估潰瘍的癒合情況。結果治療組的完全癒合率達 30 % , 而對照組為 18. 3 % ( P =0. 023) 。在潰瘍病史大於 6 周的患者中, 治癒率更是有明顯的差別。治療組中副作用明顯減少。在糖尿病性潰瘍還缺乏有效治療方法的情況下 , 這是一種非常有用的治療方法。
有報導人工皮膚 Apligraf 還用在大皰性硬斑病引起的潰瘍 , 其潰瘍難以癒合的原因與周圍纖維組織形成即脂肪真皮硬化有關。當把 Apligraf 移植到清創過的潰瘍面 , 結果 3 d 後 95 % 的表皮替代物貼在移植床上 , 8 周后 70 % 的傷口已有新生表皮 ,32 % 潰瘍面得到治癒 , 疼痛明顯減輕。
壞疽性膿皮病是一種少見的、損毀性、嗜中性皮膚病 , 這種感染性疾病的潰瘍引起疼痛、壞死 , 潰瘍迅速擴大 ,deImus 等採用 Apligraf 治療 , 不但避免了潰瘍面擴大 , 而且加速了潰瘍創面的再表皮化 ; 結合免疫抑制劑 ( 環孢菌素 ) 治療 , 促進了創面癒合 , 減輕了因潰瘍快速擴大引起的疼痛 ,2周內潰瘍面癒合了 30 % ～ 40 % ,6 周達到了 100 % 癒合。
2. 2 大皰性表皮鬆解症的治療
許多皮膚病用傳統的治療方法不能起到很好的作用。但採用人工皮膚治療後效果滿意。 David 等報導 , 用 Apligraf 治療了 9例患有大皰性表皮鬆解症的兒童 , 其中 3 例為單純型大皰性表皮鬆解症 ,1 例為交界型 ,5 例為隱性遺傳性營養不良型。皮損處清除表皮和痂皮之後覆上有窗孔的 Apligraf , 所有治療部位再加蓋紗布敷料 , 避免觸動 1 周。 5 ～ 7 d 後觀察 ,96 個治療部位 90 % ～ 100 %的治癒 ,10 ～ 14 d 後 , 許多治癒部位皮膚與正常無異。手部及掌部皮損得到 80 % ～ 90 % 改善。其中 2 例患兒的慢性貧血得到改善 , 所有患兒的疼痛均獲改善。
2. 3 光化性紫癜的治療
光化性紫癜又叫老年型紫癜。由於衰老、暴露部位長期日光照射 , 皮膚變薄鬆弛 , 皮膚和皮下組織萎縮 , 缺少彈性 , 小血管周圍的支持性膠原組織變性而失去支持 , 輕微外傷可發生表皮裂口 , 表皮和真皮間血管容易破裂出血 , 產生紫癜。Banta 等報導 , 對 1 例老年男性光化性紫癜患者的治療。先去除前臂一塊薄皮片 , 然後用有窗孔的 Apligraf 來替代移去的皮片。結果治療部位臨床症狀得到改善 , 未出現撕脫、糜爛、潰瘍等情況。
3 燒傷的治療
對於燒傷病人 , 尤其是大面積燒傷的病人 , 人工皮膚在其初期的搶救及後期的皮膚美容及功能修復上都取得了良好的臨床效果。一個典型的個案報導 ,1 例 19 歲全身76 % 的皮膚燒傷的男性病人 , 採用 Integra 覆蓋 63% 的燒傷皮膚 , 待移植皮中完全血管化後 , 再把自體成纖維細胞和角質形成細胞培養出的表皮薄片覆蓋在揭去矽膠原的 Integra 之上。經過 1 年的觀察 , 人工皮膚起到了良好功能修復作用及美容效果。 Croos 等也報導 Integra 在燒傷兒童中的應用 ,在 10 例燒傷後瘢痕的兒童中。共有 22 個部位 , 平均每個部位移植面積為 220 cm2, 治療中有 5 個移植部位發生 Integra 的感染及表皮移植失敗 , 且 Integra 有一定的縮小。但總的治療效果還令人滿意。 Integra 可立即使用 , 來源豐富 , 操作簡單可靠 , 以及其柔韌性和美容作用等這些優點 , 受到筆者的大力推崇。
4 外傷及手術後皮膚缺損的治療
許多皮膚病如瘢痕、巨痣、紋身、腫瘤等手術切除後及外傷導致的皮膚撕脫常常使直接的縫合很困難 ,需要通過移植自體正常皮膚或者軟組織擴張方法來解決。人工皮膚治療這類缺損 , 為患者提供了一個新的治療選擇。
在兒童的多內臟移植手術後基本的癒合很困難 ,再次的上皮癒合需要很長時間 , 並可能增加感染機會。 Charles 等 把Dermagraft 用於兒童多內臟移植術後的腹部皮膚缺損 , 並進行常規的傷口護理和觀察 ,發現人工皮膚能刺激傷口的癒合 , 並加速上皮的再形成。人工皮膚還可以用來暫時修補脊髓脊膜突出 ,1例為孕 29 周出生的早產男嬰患兒。行修補術後患兒生長良好 ,4 個月後用其後背肌皮片再次重構。 1 例背部先天性巨型黑素瘤並考慮惡變的患者 , 手術切除後留下了巨大的皮膚缺損 , 術者採用了 Integra 人工皮膚覆蓋在切除部位 , 之後再採取刃厚皮片移植 , 整個切口癒合良好。 Kopp 等報導 , 人工皮膚構建深及頭骨的頭皮缺損 , 在平均年齡為 70 歲的 23 例患者中 , 由於頭皮的黑素瘤、鱗癌、血管肉瘤、基底細胞癌及腦紡錘體瘤等手術致頭皮缺損 , 平均缺損面積為 51cm2, 採用膠原結構的替代物植入 , 僅有 6 例患者由於頭皮微膿腫而延遲了癒合 , 其餘患者都較快癒合。 1例急性上肢撕脫傷的患者用 Integra 覆蓋皮膚缺損區 ,22 d 之後 , 用刃厚皮片移植 , 經觀察皮膚的功能及外觀均恢復完美。
5 整型術中的應用
儘管乳頭內陷的修複方法很多 , 但每一項技術都有其不足之處 , 如技術複雜 , 術後感覺障礙 , 乳暈區及供皮區的瘢痕 , 乳房功能的毀壞及不能完全的修復。Yamada 等利用人工真皮Dermagraft 修復了 2 例未產婦女兩側內陷的乳頭 , 沒有複雜的手術 , 無需自體供皮 , 取得了很好的效果 , 無副作用。 Culican 等應用Apligraf 修復了 1 例患有著色性幹皮病 6 周男嬰的雙側瘢痕性上瞼外翻。 Lee 等報導了應用人工皮膚聯合 CO2 雷射治療 1 例蹠部痛性肥厚性瘢痕。用 CO2雷射切除瘢痕之後 , 術者把人工皮膚 Apligraf 覆蓋縫合於創面。經 1 年多的跟蹤隨訪 , 創口恢復良好。Taban 等 回顧性分析了用Alloderm 進行下瞼重構的11 例患者 , 共行 21 只下瞼成形術 , 其中 16 只獲得成功 ,5 只失敗。
6 新技術與組織工程技術的結合
人工皮膚在臨床的應用過程中 , 人們正不斷改進方法來減少其在治療中的不足。如把 Integra 與纖維蛋白膠原聯合治療急慢性創傷 , 可以大大降低 Integra的丟失率 , 縮短自體皮片的移植時間 , 並降低伴隨的副作用。基因轉染技術的進步 , 使修飾表皮細胞遺傳基因成為可能 , 構建含自體表皮細胞和轉染的異體細胞的皮膚替代物也是可能的 ,Jeschke 等使用質粒載體作了 IGF21 基因轉染的研究 , 得到較多層次的表皮 , 細胞增殖分化更加活躍 , 傷口癒合速度加快。結合基因轉染技術一些遺傳性皮膚疾病也能得到治療 ,Gache 等 用逆轉錄病毒載體向自體角質細胞導入9千對鹼基的 VII 型膠原的 cDNA , 誘導 VII 型膠原的產生 , 角質細胞再次接種到人工真皮 治療大皰性表皮鬆解症。 Mhashilkar 等採用去除角質細胞的免疫原性 , 稱為主要組織相容性複合物/敲除 (MHCknockout)技術 , 通過減弱或消除角質細胞 MHC 抗原 , 去除異體皮片異型抗原表達 , 培養的角質細胞聯合敲除技術可為創面癒合提供低免疫原性的皮膚替代物 , 延長移植物存活時間甚至永久存活。
7 展望
人工皮膚研究的最終目標是建立並生產出功能、外形與自體皮膚相同或相似的永久性皮膚替代物。儘管目前已有許多人工皮膚具有與正常皮膚相似的結構及屏障功能 , 應用於臨床取得了一定療效 , 但仍不具備完整的皮膚結構 , 也遠非真正意義的皮膚功能重建 , 尤其是缺乏皮膚的附屬器結構和不具備皮膚的免疫功能 , 隨著生命科學、材料科學以及諸多相關科學的飛速發展和組織工程學研究的深入 , 構建含血管與神經支配、具有毛髮、汗腺、皮脂腺等皮膚附屬結構及正常皮膚生理功能的理想人工皮膚將是一項長期而艱巨的任務 , 並將具有巨大的社會和經濟效益與廣闊臨床應用及研究前景。
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文章來源：中國麻風皮膚病雜誌