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羊膜在一百多年前就作為一種敷料應用於外科,上世紀初作為一種供體材料應用於外科皮膚移植手術中。1940年roth用羊膜修補損傷的結膜,由於術后出現攣縮和和融解,以致以後它在眼科的臨床應用未能得到廣泛的開展。kim和tseng在1995年把保存的羊膜運用於兔角膜重建術中並取得成功后,人們開始對羊膜的生物學特性有了一個全新的、深入的認識,羊膜越來越受到眼科工作者的青睞,在眼科的臨床應用亦越來越廣泛、成熟。

1 羊膜 -生物學特性

羊膜經過處理的羊膜

羊膜是胎盤的最內層,與人眼結膜組織結構相似,含有眼表上皮細胞,包括結膜細胞和角膜上皮細胞生長所需要的物質,其光滑,無血管、神經及淋巴,具有一定的彈性,厚約0.02~0.5mm,在電鏡下,其分為五層:上皮層、基底膜、緻密層、纖維母細胞層和海綿層,羊膜基底膜和基質層含有大量不同的膠元,主要為i、iii、iv、v、vii型膠原和纖維粘連蛋白、層粘連蛋白等成份,正是這些成份使羊膜可以充當「移植的基底膜」而發揮一種新的健康合適的基質作用來促進上皮化tseng認為人羊膜具有的這層較厚的基底膜及無血管的基質是決定移植成功的關鍵。

動物實驗和臨床觀察顯示:羊膜基底膜可促進結膜幹細胞分化為結膜上皮細胞、促進結膜上皮向角膜上皮轉化,促進角膜緣幹細胞增殖及提供一個有助於其生長的微環境,促進角膜上皮細胞移行、促進角膜基質膠元纖維增生、抑制結膜下纖維組織增生、抑制新生血管增生,具有抗炎、抗菌等功能。boudreau等發現羊膜基底膜能阻止上皮細胞凋亡,促進上皮細胞的分化及增殖。羊膜尤其新鮮羊膜能產生一些生長因子如:鹼性成纖維細胞生長因子(bfgf)、肝細胞

生長因子(hgf)和轉化生長因子-β(tgf-β)等,這些因子能促進上皮化發生,有利於上皮細胞的分化、移行和增強上皮細胞的粘附性。羊膜產生的gb4、gb9、gb11三種單克隆抗體,有助上皮細胞的增殖、移行和分化,有利於創面迅速上皮化。

羊膜可阻止白細胞浸潤,抑制多種蛋白酶如:胰蛋白酶、纖維蛋白酶、組織蛋白酶g、膠原蛋白酶等的活性,通過抑制相應的蛋白酶,從而減輕炎症程度、縮短炎症持續時間及抑制新生血管形成;羊膜還含有豐富的溶解酶、裂解體和補體,可以抑制炎症反應和抑制實質溶解。研究顯示:羊膜的基質層一側含有獨特的間質成份能抑制轉化生長因子β信號增生和抑制正常人類角膜、角膜緣纖維母細胞的肌纖維母細胞的增殖及分化為纖維細胞,因而羊膜具有抑制纖維化,減輕瘢痕形成的功能。akle等於1981年,andinolfi等於1982年分別報道了人羊膜上皮細胞

表面不表達hla-a、b、c、dr 抗原或β2微球蛋白。houlihan等於1995年研究報道人羊膜表達ib抗原、限制ia抗原,這些免疫學上的特點論證了羊膜無免疫原性。綜上所述,羊膜的生物學特點,可見羊膜可作為一種新型、可靠的供體材料而應用於眼科臨床。

2 羊膜 -製備與保存

羊膜羊膜的保存

羊膜的製備取產前血清學檢查排除乙型肝炎病毒(hbv)、丙型肝炎病毒(hcv)、梅毒及愛滋病病毒(hiv)感染的孕婦剖腹產後即獲得的胎盤,無菌操作下,沖洗胎盤上的血跡及污物,在羊膜與絨毛膜之間鈍性分離,獲得光滑、半透明的羊膜後用含50ug/lm 青霉素,50ug/lm鏈黴素,2.5ug/lm二性黴素及100ug/ml新黴素的平衡鹽溶液浸泡20分鐘,取出後上皮面朝上,平鋪於含0.45um微孔的硝酸纖維素濾紙上,並剪成3cm×4cm大小,捲成筒狀並用絲線綁緊。

羊膜的保存保存方法有多種,常見的有以下幾種:

1)新鮮羊膜:取下並處理好的羊膜置於DMEM培養基中,4℃冰箱保存,24小時內使用。

2)深低溫冷凍羊膜:取下並處理好羊膜分裝於按無水甘油與dmem原液1:1體積比的混合儲存液內,放置於-80℃低溫冰箱內保存,2周后使用。

3)甘油保存羊膜:取下並處理好的羊膜放入100%純甘油瓶中,4℃冰箱保存,24小時后,無菌操作下,再移至另一個100%純甘油瓶中,繼續4℃冰箱保存。

4)凍干羊膜:這種羊膜經r射線消毒,能在室溫下保存2年。此材料比較脆、韌性差、易撕裂,手術時可把植片直接貼在植床上而不用縫線固定。使用時,用無菌生理鹽水沖洗羊膜,再放入1:2000u慶大黴素溶液中,復水20~30分鐘后使用。

3 羊膜 -臨床應用

眼表疾病的化學燒傷、熱燒傷引起的眼表疾病嚴重的眼表燒傷在急性期往往會導致角膜和結膜壞死、融解,甚至角膜穿孔,治療的策略主要是去除壞死的組織,促進眼表上皮化,減輕炎症

和阻止結、角膜的融解等,藥物和傳統的單純手術切除效果往往不理想;陳舊性眼表燒傷者,其角膜表面壞死,血管新生,瞼球粘連,組織瘢痕化,傳統的角膜移植術常因發生嚴重的排斥反應而致手術失敗。近幾年來,國外anderson、國內周世有、陳俊洪等利用羊膜具有促進上皮粘附生長及增殖,減輕炎症,抑制新生血管形成,減少瘢痕增生,抗粘連等特性而把其應用於嚴重急性期或陳舊性眼表燒傷的治療中去,獲得了很好的臨床效果。羊膜移植於缺損的眼表,提供一個含基底和基質成份的膠質支架,使增殖的上皮細胞可在其上擴展及移行;羊膜產生的gb4、gb9、gb11等單克隆抗體,有助上皮細胞的增殖、移行和分化,有助於角膜上皮缺損的修復;並且,羊膜有助於角膜緣幹細胞的增殖並提供一個適合其生長的微環境,因此,羊膜移植可以促進正常結膜、角膜上皮化,達到真正結膜及角膜眼表的重建。

感染性及非感染性角膜潰瘍的治療方法有多種,如有:藥物、軟性接觸鏡、結膜瓣遮蓋術和角膜移植術等。前三種方法療效不肯定,常致視力喪失;后一種效果相對較好,但移植材料來源困難,且術后出現排斥反應、繼發性青光眼等併發症的機率大而令其難以廣泛開展。近幾年來,國外lee等、kruse等、國內丁亞莉、吳護平等分別報道了利用羊膜移植治療不同病因的角膜潰瘍,取得了理想的臨床效果,國內王宇宏報道應用羊膜移植治療24例真菌性角膜潰瘍,均獲得成功。羊膜可產生多種生長因子如:bfgf、hgf、tgf-β等,它們有利於上皮細胞的分化、移行,可增強上皮細胞的粘附性和調節結膜上皮細胞轉化為角膜型上皮細胞,並可作為支架組織代替部分角膜組織,補充角膜基質內被破壞的膠原,為上皮生長提供基底膜;羊膜可抑制多種蛋白酶及多種白細胞溶解酶的活性,促進成纖維細胞的再生及膠原組織的再構造,從而可以清除角膜壞死組織、促進組織的癒合和阻止角膜溶解。可見,羊膜移植治療角膜潰瘍,可以有效控制炎症,促進潰瘍癒合,重建眼表結構,是一種行之有效的方法。

大泡性角膜病變的起因是角膜內皮功能失代償,導致基質水腫,乃至上皮出現

大泡。治療方法有藥物、軟性接觸鏡、角膜移植、角膜層間灼烙術等,但療效不是不理想,就是難以普及。近年來,隨著羊膜在眼科領域的逐漸開展,它也被用來治療大泡性角膜病變並取得了可喜的臨床療效。羊膜具有一層人體最厚的基底膜,富含iv、v型等膠原和層粘連蛋白,可作為一個「底物」供正常健康的上皮細胞在其上分化、移行;且具有活躍物質轉運功能,允許一些小分子物質如氯化鈉等通過,這樣可以確保移植之羊膜和病損的組織易於進行物質和能量交換;再者,羊膜可產生多種生長因子,從而促進上皮細胞的分化、移行,增強基底上皮細胞的粘附,阻止上皮細胞的凋亡;而且羊膜具有抑制纖維化、減輕瘢痕、抑制新生血管及降低炎症的功能。因而用羊膜來治療大泡性角膜病變能夠提供一個理想的基底膜促進角膜上皮修復,重建一個相對健康的眼表組織結構。

原發性或複發性翼狀胬是眼科常見疾病,治療以手術切除為主,而單純的手術切除複發率較高,一般為30%~50%,甚至高達69%。不少眼科醫生在翼狀胬肉切除手術中聯合絲裂黴素或聯合結膜移植、角膜緣幹細胞移植等,這些複合的術式雖可降低複發率,但由於絲裂黴素會對正常的結膜、角膜、鞏膜組織,甚至晶體、視神經、視網膜都有可能帶來毒性作用;聯合異體結膜移植或角膜緣幹細胞移植由於異體移植材料來源狹窄而令手術難以開展,且術后可能出現排斥反應,而自體的結膜、角膜緣幹細胞移植可能造成局部組織缺損、瘢痕形成等,會影響未來手術如白內障、青光眼手術的操作。近年來,羊膜作為一種新型的生物材料,不少眼科醫生把它應用到原發性或複發性翼狀胬肉切除術中,取得了令人滿意的效果,因為羊膜基質中含有的多種蛋白酶抑製劑,不但能抑制胬肉纖維細胞的分化,並能促進角膜緣幹細胞的增殖、分化,有利於角膜上皮細胞的生長、移行和防止其調亡,且羊膜具有抗纖維化和抗新生血管形成等功能。因此翼狀胬肉切除聯合羊膜移植術,可促進角膜上皮創面的修復,降低術后複發率,且羊膜覆蓋於裸露的鞏膜創面上,可降低術后炎症反應,減輕病人痛苦。

其他結膜疾病某些眼部或全身系統性疾病所致的結膜囊狹窄,stevens~johson綜合徵引起的瞼球粘連,大面積結膜腫瘤,義眼座暴露等疾病的治療對眼科醫生來說是一個棘手的問題,這些疾病病變範圍往往較大,病損組織往往亦較多,因此手術切除的區域相對較大,修復的難度亦相對較高。既往應用自體結膜、唇粘膜、鼻粘膜,甚至陰道粘膜來進行修復,但由於材料來源困難而影響手術的開展。國內盧蓉等人根據保存羊膜的基底膜利於上皮細胞分化、移行,能加強上皮細胞的粘附,阻止上皮細胞凋亡,可抑制纖維血管組織形成,消炎、抗菌、止痛等生物學特性而把保存羊膜應用於結膜重建術中並取得了令人鼓舞的效果,羊膜植於眼表后可作為一種橋樑,促進周邊正常結膜上皮細胞在其上移行,最終達到修復結膜病損的目的。

青光眼是眼科一種常見的、複雜的、致盲率很高的疾病,目前,手術是治療該病的一種重要手段,其中小梁切除術和非穿透小梁切除術是治療閉角型青光眼和開角型青光眼的兩種主要濾過術式。青光眼濾過術的成功與否要看周圍外濾通道及手術區有

無被增生的纖維組織堵塞,也就是濾過通道及濾過泡有無被瘢痕化。目前,在小梁切除手術中,很多術者用5-氟尿嘧啶或絲裂黴素等抗代謝藥物來抗瘢痕的形成,但這會導致角膜毒性反應、結膜傷口滲漏、持續性低眼壓、濾過泡蒼白等不良作用;非穿透性小梁切除術是近年來發展起來的一種新的抗青光眼手術,術中聯合應用sk-gel或膠原等生物膠,可使手術效果更好,但由於這些生物膠來源有限、價格昂貴而令此術式難以普及。羊膜基質中含有抑制tgf-β信號傳遞和抑製成纖維細胞增殖、分化為纖維細胞的成份,從而減少濾過通道及濾過泡的瘢痕增生;羊膜中含有多種蛋白酶抑製劑如:α1-抗胰蛋白酶、α2-巨球蛋白、α2-纖維蛋白溶解抑製劑等可以阻止己分離或破損組織表面的粘連,有利於濾過通道的通暢和濾過泡的形成、維持,再者,羊膜基質自身為一層膠原結構,可以隔開鞏膜瓣和鞏膜床創面,阻止創面的纖維組織粘連和增生,同時羊膜還具有清除炎症細胞,減輕炎症反應和降低血管化等特性。國內翼建平,楊靜等眼科醫生利用羊膜這些特性而把羊膜應用於小梁切除和非穿透小梁切除術中去,取得很好的臨床效果。用羊膜代替抗代謝藥物,可減少眼部的不良作用,用羊膜代替生物膠,使手術成本下降,令其更易廣泛開展。

4 羊膜 -優點和缺點

羊膜羊膜

有學者指出:角膜緣缺損較大患者單純行羊膜移植術效果不佳,需再聯合角膜緣幹細胞移植術,才能更好地重建角膜表面結構,眼科臨床醫生必須認識到這點,否則就有可能令手術以失敗告終;保存羊膜移植需要受體眼有一定量的健康球結膜組織,否則羊膜得不到足夠的營養和支持,移植片會過早降解而令手術失敗,此點,令羊膜在大面積的眼表疾病應用時後果欠佳;羊膜移植重建急性期眼表燒傷的手術時機還有待臨床的進一步觀察;凍干羊膜哪一面貼於眼表,才能取得更好的療效,還需臨床進一步驗證。

但不論怎樣,羊膜作為一種新型的生物材料應用於眼科,尤其眼表疾病,取得了神奇的效果,而且它來源廣泛,價格低廉,取材和保存簡便,手術操作簡單而且幾乎不發生免疫排斥反應,十分適宜在基層醫院開展。需要強調一點是手術應在顯微鏡下操作,這樣既能幹凈清除病變組織,又能有效減輕手術創傷。羊膜是否還含有其他不為人所知的細胞因子,已經檢測出的幾種生長因子的確切機制尚未十分明了;新鮮羊膜中的各種活性成份是否會對內眼手術有影響;羊膜移植術進行眼表重建具有的抑制基質細胞增生及抑制新生血管形成的機制有待進一步研究,這些還需要眼科基礎研究人員及眼科臨床醫生的不懈探索。相信,伴隨著其他相關學科的發展,在廣大眼科工作者的共同努力下,羊膜將會有更多的神奇功能應用於眼科臨床。

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