1、人羊膜作为组织工程支架材料的应用进展作者：吴自余，综述 侯健全，陈卫国，审校 作者单位：苏州大学附属第一医院 泌尿外科，江苏 苏州 215006 【关键词】 羊膜 支架 组织工程 综述文献组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理，研究开发制作用于修复、改善损伤组织结构和功能替代物的技术。种子细胞、支架材料和组织构建是当前组织工程研究的主要内容。细胞载体的支架材料有人工合成的高分子聚合物和天然生物材料。人羊膜作为天然的高分子物质，在组织工程中也有所研究和应用，本文就人羊膜的特点及其在科研和临床中的应用进展进行综述。1 人羊膜的特点人羊膜组织结构上分为上皮细胞层、基底膜、致密层、纤维细胞层及海绵层，
2、无神经和血管。羊膜细胞外基质是指将完整羊膜经过处理后，去除其上皮细胞或使上皮细胞失活，保留基底膜与致密层。人羊膜主要特点是有：（1）含胶原、糖蛋白、蛋白多糖、整合素和板层体等多种成分，表达多种生长因子及其 mRNA 的相关蛋白，能为细胞的增殖、分化提供丰富的营养成分，有利于细胞的生长繁殖。而且由于羊膜的基底膜较厚，有利于上皮细胞的贴附和移行，促进上皮化，防止其凋亡。 （2）组织相容性好，不表达人类白细胞抗原，羊膜异体移植后不诱导排斥反应。 （3）容易得到，且可塑性好，易于加工处理等1 。羊膜的上述几点特点可以看出，人羊膜是组织工程支架的理想材料。2 人羊膜作为组织工程支架材料的应用2.1 构建
3、泌尿外科组织工程修复材料 应用羊膜作为支架，恢复狭窄或者缺损的尿路；或在羊膜上培养尿路上皮细胞再移植回体内代替缺损的泌尿器官是近年来泌尿外科学者研究的方法之一。早在 1987 年，Fishman 等2即将人羊膜用于狗膀胱的重建。Sharifiaghdas 等3将老鼠的尿路上皮细胞分别放在人羊膜、腹膜、大网膜和胶原上培养，结果发现在羊膜上尿路上皮生长最好，形成的细胞层最多，其凋亡也最慢。Iijima 等4使用羊膜和小肠黏膜进行尿路上皮的培养，然后移植回老鼠体内进行比较研究，3 个月后发现，两者作为膀胱支架的作用并无显著差别，人羊膜上生长出了足够的上皮细胞、逼尿肌纤维和神经纤维，形成了有功能的膀胱
4、。Koziak 等5 6进行了羊膜移植进行男性尿道狭窄和大段输尿管缺损的治疗。病人在术后 2 周拔除导尿管，3 个月后静脉尿路造影和尿道镜检查均正常，且移植部位的尿道腔比邻近部位要粗。而在输尿管缺损治疗的病例中，8 例平均缺损 5.5 cm 的输尿管缺损部位被覆盖上羊膜，手术后检查发现输尿管已恢复排尿功能，畅通无梗阻；长期的随访发现只有 1 例再发狭窄。2.2 构建眼科组织工程修复材料 羊膜被认为是组织工程角膜上皮的最佳载体。Koizumi 等7 将羊膜负载角膜缘干细胞移植入兔角膜切除术的切口，术后 5 d 角膜缘上皮细胞完全覆盖切口并与周围的结膜上皮连接在一起。王亚冬等8培养角膜干细胞在保存
5、人羊膜上能贴附、生长、分裂。经气液界面培养，构建出复层上皮组织，与正常角膜上皮组织近似；自体组织工程化角膜上皮移植术后，细胞在受体角膜表面可以存活，细胞排列整齐，呈复层结构，有完整的基底膜；术后可有光滑湿润的眼表，角膜新生血管少，呈半透明状态，是修复眼表的理想技术。羊膜基底膜上培养口腔黏膜上皮细胞进行移植可以抑制纤维化和结膜上皮的侵入，保持角膜的透明和光滑，而且覆盖伤口速度快，已经广泛用于治疗严重的化学烧伤导致角膜上皮脱落、Stevents Johnson 综合征等疾病9 。羊膜为基底膜培养人视网膜色素上皮细胞发现，色素上皮细胞中血管内生长因子，色素上皮衍生因子明显增高，酪氨酸相关蛋白 2 等
6、的基因表面上调10 ，表明羊膜作为培养视网膜色素上皮细胞的基质可能有利于细胞的分化及上皮表型表达，这项研究使羊膜在眼科的应用有了新的发展方向，为视网膜移植提供了新的移植载体。2.3 构建皮肤组织工程修复材料 以骨髓间充质干细胞和表皮细胞作为组织工程种子细胞，选用人羊膜作为负载细胞的支架，将经处理的人羊膜分别负载经体外培养扩增的自体骨髓间充质干细胞和表皮细胞，并共同移植修复放创性皮肤损伤创面，取得了较好的促愈合效果11 。以羊膜定向诱导的表皮干细胞为种子细胞与胶原海绵构建的组织工程皮肤可以修复缺损皮肤，在其下真皮层有分化为毛囊样、皮脂腺样和汗腺样的结构，初步研究表明可重建皮肤缺损的表皮，并具有分
7、化为一些皮肤附属结构的潜能12 。以成纤维细胞为组织工程种子细胞，选用羊膜细胞外基质作为负载细胞的材料，梭形的成纤维细胞在羊膜细胞外基质上生长良好，放射状或平行排列；组织切片发现羊膜细胞外基质上有较多梭形细胞附着，细胞排列紧密；电镜下成纤维细胞胞膜基底部向羊膜细胞外基质内伸出数个突起，细胞与羊膜基质黏附相当牢固，胞外有较多胶原纤维堆积13 。2.4 构建周围神经组织工程修复材料 人羊膜是生物相容性良好的半透膜，含有多种能促进神经再生的成分，其中层粘连蛋白（LN）一直被认为是最有效的神经生长促进因子。Wallquist 等 14研究了大鼠和人周围神经中 LN 亚型在发育过程和轴突损伤后的分布和调
8、控，发现 LN 2(a2、1、 1）和 LN 8（a4、1、1）对于出生后神经发育和损伤后轴索再生非常重要，尤其是 LN 8 对于出生及成年后神经损伤的早期功能修利用有着重要作用。Yoshii 等15分别以胶原丝桥接大鼠 5 mm 的脊髓横断缺损和 30 mm 坐骨神经缺损，发现胶原丝可促进脊髓横断缺损以及坐骨神经的轴突再生，恢复其功能。Migiliche等16将羊膜细胞外基质制成结缔组织基质薄片，进一步加工成直径大小不同的神经导管修复坐骨神经缺损，发现直径 12 mm 的导管有最好的修复作用。在修复后 9 个月时，神经电生理检查证明腓肠肌已恢复神经支配。张琪等17采用人羊膜衍生物膜、复合自体
9、体外传代培养的许旺细胞进行桥接 SD 大鼠 2.5 cm 的坐骨神经缺损，神经成功再生，桥接物可见丰富的新生血管和轴突再生并逐渐成熟，表明该神经替代物可引导神经的再生和延伸。2.5 构建骨科组织工程修复材料 采用型胶原酶消化解离兔髁突软骨中的纤维软骨细胞，取经转化生长因子 21 扩增的第 2 代细胞与羊膜复合培养，进行四甲基偶氮唑盐、光镜、扫描电镜观察。髁突细胞于羊膜上牢固黏附，第 3 天开始增殖，3 周时已有大量细胞生长于羊膜上。羊膜表现出良好的吸水性、细胞吸附性和体外生物相容性，髁突细胞可在其上黏附、增殖，羊膜适于作为髁突组织工程支架材18 。应用羊膜为载体培养游离软骨细胞修复软骨缺损，术
10、后 4、8、12 周大体、组织学显示软骨缺损区新生了透明软骨，SRY 基因性别鉴定证明新生的软骨来源于移植的同种异体软骨细胞，软骨细胞移植取得了成功19 。2.6 构建肌腱组织工程修复材料 以成纤维细胞为组织工程种子细胞，选用羊膜细胞外基质作为负载细胞的材料，修复 1 cm 长的兔跟腱缺损，用聚酯聚二氧杂环已烷缝线轴心桥接肌腱缺损，外包种植有成纤维细胞的羊膜细胞外基质膜。成纤维细胞在羊膜细胞外基质上生长良好，呈放射状或平行排列。羊膜细胞外基质负载成纤维细胞膜能够有效修复肌腱缺损，与正常肌腱相似，抗张强度达正常肌腱的 81.8%，可作为肌腱修复的一种选择方法20 。用羊膜细胞外基质包裹于修复的跟
11、腱周围，实验侧跟腱吻合口周围的粘连带、肉芽组织、胶原纤维及成纤维细胞均明显少于对照侧；6、8 和 12 周后取标本观察，仍有羊膜细胞外基质存在，无一肌腱坏死，每条肌腱均符合。8 周后，羊膜细胞外基质开始降解，4 个月后基本降解完全，与周围组织不易区分，羊膜细胞外基质对营养物质具有良好的通透性，不会造成肌腱坏死21 。因此，羊膜细胞外基质能有效预防跟腱黏连，是较为理想的预防跟腱黏连的生物材料。人羊膜由于其特有的结构特点和促进组织修复的生物学特点在实验和临床中已得到广泛的应用。但是仍存在羊膜作为载体可能带来的潜在疾病；体外培养扩增细胞易发生“去分化”而失去原有特征等缺点。另外，羊膜除了作为细胞的负
12、载支架用于组织工程中以外，由于其形成于胚胎发生的早期阶段，羊膜含有未成熟的未分化细胞，这种细胞也可能是组织工程种子细胞的一种来源。随着研究的深入，人羊膜必将在组织工程中发挥重大的作用。晋升网（http:/）致力于成为医务工作者晋升职称心灵导师；是目前国内收录医学期刊、医学杂志最多最权威的医学学术平台；提供免费医学期刊在线阅读；网罗和甄选海量优秀医学论文检索，独立研发医学在线资源分享库和医学在线模拟考试库；整合刊类、标题、关键词检索及全文检索，并独家研发刊社管理和刊社加盟系统、在线投稿、在线查稿、在线阅读、远程审稿、在线下载等系统；聚刊社力量，建服务平台，让晋升网通过“专业”走入每一个医务人员的
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