三種豬源性細胞外基質體內(nèi)降解規(guī)律的實驗研究.pdf

1、背景:
　　 復雜腹壁缺損的修復仍然是再生醫(yī)學領域的一個巨大難題，對這項難題的認識是每一位外科醫(yī)生所面臨的共同問題，于是腹壁缺損的再造便成為學者們近些年來研究的熱點問題之一，臨床上眾多學科頻繁的交流合作以尋求腹壁缺損再造的最佳方法，例如:普通外科、整形外科以及創(chuàng)傷外科等，然而即使我們不懈的努力，組織缺損的部位也很難達到理想的修復效果，術后病人的生活質量也遠不如預想的好。為解決這一難題，人們一方面著眼于外科手術技巧的改良，另一方面

2、，為尋找最適合于腹壁修復的材料而進行著探索。
　　 人們在探索的過程中逐漸認識到，三維空間結構對組織的重建起到非常重要的作用，這種特殊的空間結構能夠在組織修復的過程中控制細胞的功能，又能夠促進修復區(qū)形成新的組織。因為三維空間結構能夠為干細胞等提供原始傳代場所，使這些細胞能夠在恰當?shù)牡胤骄奂?，并為這些細胞的粘附、遷移、增值和分化提供生物活性物質，隨著材料植入病人體內(nèi)時間的延長，材料本身會逐步完成降解，被新生的組織結構取代，從而完成

3、腹壁缺損的修復過程，因此，理想的腹壁修復材料應該具有生物相容性、可降解性等優(yōu)點，還要能夠為干細胞提供生物活性肽等成份。以上種種特殊的使用條件，進一步推動了生物補片在醫(yī)學界的發(fā)展和應用，近些年來，人們找到一種具備上述所有特點的一種腹壁修復材料——細胞外基質(ECM)。
　　 細胞外基質(ECM)一直以來都被視為一種天然的、理想的生物支架材料。細胞外基質的構造是利用組織或器官自身的細胞來實現(xiàn)的，因此，它能夠和周圍的微環(huán)境形成一種動態(tài)

4、平衡狀態(tài)。細胞外基質獨特的分子結構，能夠促使機體內(nèi)相鄰的細胞相互作用，此外，它還能夠為血管、神經(jīng)和淋巴管等提供一個支持性的介質或渠道，使營養(yǎng)物質能夠順利的從血液擴散到周圍的組織或細胞中去?？偠灾毎饣|具備了組織工程支架材料的所有優(yōu)點。
　　 細胞外基質是自身組織細胞分泌形成的功能性分子結構，因此，由于組織來源的不同，細胞外基質的組成成份也存在差異。來源于小腸粘膜下層的細胞外基質材料(SIS-ECM)是最常被用到的，而成為

5、細胞外基質的代表。干燥狀態(tài)下的SIS，其90％的成份是膠原，其中以Ⅰ型為主，另外，還有少量的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ型膠原;膀胱細胞外基質材料(UBM-ECM)與SIS的組成成份類似，但UBM中Ⅲ型膠原和Ⅶ型膠原共同存在，且后者是上皮基底膜的重要組成成份，這就使UBM和SIS在組成成份上明顯區(qū)別于其他組織來源的支架材料。SIS中包含了多種膠原、葡糖氨基聚糖類(GAGs)，生長因子等。GAGs在細胞外基質內(nèi)含量的高低與脫細胞的方法有關，例如，去離子

6、劑是脫細胞過程中經(jīng)常用到的一種試劑，但這種試劑在脫細胞的同時，能夠去除細胞外基質中的GAGs，從而使GAGs的含量減低。研究證實SIS內(nèi)含有粘附分子，例如:蛋白聚糖、層粘連蛋白和巢蛋白等。SIS中還含有多種生長因子，包括轉化生長因子、血管內(nèi)皮生長因子等，研究證實，這些生長因子即使經(jīng)過消毒處理或長期儲存，依然具有生物活性?？偠灾?，細胞外基質是由多種不同的分子構成的一個整體結構，隨著組織來源的不同，其功能也可能會有所區(qū)別。
　　

7、目前，我們尚未完全認識清楚細胞外基質所具有的三維組織結構，因此，在實驗室條件下進行簡單的合成是無法構建出細胞外基質材料的，但細胞外基質中所包含的重要物質成份，例如:膠原蛋白、層粘連蛋白、纖連蛋白和透明質酸等，可以用人工的方法進行分離提純，而且已經(jīng)證實這些重要成份無論在體內(nèi)還是體外，都能夠促進細胞生長和分化。各種各樣的不同來源的細胞外基質，被作為一種支架材料，廣泛的應用于組織或器官的重建，例如:來源于小腸、皮膚、肝臟、胰腺和膀胱等組織或器

8、官。目前，諸如此類的細胞外基質材料已經(jīng)形成商業(yè)化產(chǎn)品，并大范圍的應用于臨床，例如:由豬小腸粘膜下層制成的ECM Oasis(Healthpoint公司)、Restore(DePuy公司)、CuffPatch(Arthrotek公司)，由人真皮制成的ECM Axis dermis（Mentor公司）、GraftJacket（Wright Medical Tech公司），由豬真皮制成的ECM Pelvicol（Bard公司）、Permaco

9、l(Tissue Science Laboratories公司)、Zimmer Collagen Patch(Tissue ScienceLaboratories公司)，由牛心包制成的ECM Vascu-Guard（Synovis Surgical公司）、Peri-Guard（Synovis Surgical公司）、Dura-Guard（Synovis Surgical公司），都已由美國食品和藥品管理局(US Food and Drug

10、 Administration，F(xiàn)DA)批準上市，應用于簡單或復雜的腹壁缺損的修補手術。
　　 目的:
　　 本實驗以小鼠腹壁缺損為模型，通過對三種豬源性細胞外基質(ECM)—真皮基質(P-ADM)、心包基質(P-PC)以及豬小腸粘膜下層基質(P-SIS)，體內(nèi)彈性纖維、葡糖氨基聚糖類(GAGs)、Ⅰ、Ⅲ型膠原的含量，以及Ⅰ/Ⅲ型膠原比例的測定，來對比研究三種生物材料植入體內(nèi)后的降解規(guī)律。
　　 方法:
　

11、　 第一部分:三種豬源性細胞外基質的制備及其術后病理學評估。
　　 1.利用國際上傳統(tǒng)的脫細胞方法制備三種豬源性細胞外基質材料。
　　 2.動物實驗:
　　 清潔級小鼠，數(shù)量共60只，約18-20 g重，單籠喂養(yǎng)，建立小鼠腹壁全層缺損模型，隨機分為3組(n=20)，分別以同樣大小的上述三種基質材料進行修復，于術后4周、8周進行取材評估。
　　 3.檢測指標:(1).動物術后一般情況。(2).腹腔內(nèi)粘連程

12、度評分。(3).組織病理學檢測。
　　 第二部分:三種豬源性細胞外基質植入動物體內(nèi)后降解規(guī)律的研究。
　　 1.動物實驗:清潔級小鼠，數(shù)量共60只，約18-20 g重，單籠喂養(yǎng)，建立小鼠腹壁全層缺損模型，隨機分為3組(n=20)，分別以同樣大小的上述三種基質材料進行修復，于術后4周、8周進行取材評估。
　　 2.檢測指標:彈性纖維、葡糖氨基聚糖類、Ⅰ、Ⅲ型膠原的含量變化情況，以及Ⅰ/Ⅲ型膠原比例的變化情況。

13、>　　 結果:
　　 實驗動物術中因麻醉意外死亡1條，其余個體都得以存活，至術后8周時，三組材料修復區(qū)修復效果較好，未見瘺、感染等并發(fā)癥。術后P-SIS組的腹腔內(nèi)粘連評分均低于同時期內(nèi)的其余兩組。術后4、8周比較:P-ADM組，GAGs含量減少(P＜0.01);PC組，彈性纖維(P＜0.01)、Ⅲ型膠原及GAGs數(shù)值上呈現(xiàn)上升趨勢，后二者P值都是P＜0.05; P-SIS組，彈性纖維(P＜0.001)、GAGs(P＜0.05)