史佩娜 高夢娜 陶鍵敏 陳菲 潘統(tǒng)鶴 黃梓津 竺亞斌

●綜 述

皮膚創(chuàng)傷修復機制及治療方法研究進展

史佩娜 高夢娜 陶鍵敏 陳菲 潘統(tǒng)鶴 黃梓津 竺亞斌

皮膚作為人體最大器官，既能承擔體溫調節(jié)、感覺吸收等生理功能，也能保護體內組織器官免受各類物理、化學傷害和病菌、微生物的侵襲。皮膚是人體第一道防線，易受外界各種傷害，如燒傷、機械創(chuàng)傷以及慢性疾病所致等。通常，輕度、小范圍的皮膚創(chuàng)傷可依靠自身修復愈合，當皮膚傷口過大（一般認為直徑超過20cm）時，自身再生表皮難以覆蓋傷口，需通過皮膚移植治療。以自體皮移植治療皮膚缺損是目前臨床上最有效的治療方法之一，但由于自體皮來源不足，尤其是大面積皮膚缺損患者需要通過多次移植才能完全治愈，這不僅提高了移植手術的風險，也易造成新的創(chuàng)傷。對于一種良好的皮膚創(chuàng)傷修復方式，要求其能迅速封閉創(chuàng)面，盡快恢復皮膚屏障功能，促進各類細胞再生和組織生長，降低因感染引起相關并發(fā)癥發(fā)生的可能性[1]。針對皮膚再生的研究熱點，本文就各層皮膚損傷時的自身補償性再生方式、臨床修復皮膚創(chuàng)面方法以及組織工程新技術的應用和前景作一綜述，為皮膚修復提供參考。

1 皮膚創(chuàng)傷的自身修復機制

皮膚本身由表皮、真皮和皮下組織等構成，含有汗腺、皮脂腺、毛發(fā)、指甲、趾甲等附屬器官。真皮層以下的組織中含有血管、淋巴、神經、肌肉等成分。表皮為皮膚最外層，其所含基底層是表皮的生發(fā)層,具有較強分裂增殖功能，能生成大量細胞并向表層推移，促進表皮的修復和生發(fā)。表皮層下面是真皮層，其中真皮乳頭是真皮淺層，連接表皮與真皮，也是毛細血管、神經末梢的終末端。真皮層以下為皮下組織，含豐富的脂肪、血管和神經，然后是肌肉組織層。如皮下組織完全缺失，肌肉、神經干、骨等組織就會完全暴露，皮膚附件保留較少，創(chuàng)面難以愈合，甚至會危及生命。

皮膚的損傷程度不同，其自身修復機制也有所不同，可為以下幾種情況：（1）只損傷表皮細胞而其它成份不受損害，可通過上皮細胞的自身再生予以修復，一般不會留下瘢痕。表皮層各成份內存在的鈣離子濃度梯度，對于表皮自身的增生修復起著重要作用。當表皮屏障功能受損時，顆粒層細胞內的鈣離子濃度降低，促進細胞增殖，抑制細胞分化，從而實現表皮增生[3]。（2）當皮膚損傷至真皮層甚至是皮下組織時，傷口的愈合過程包括起初的出血、凝血和炎癥反應，然后是朗格罕細胞、巨噬細胞、成纖維細胞和血管內皮細胞，通過主動或被動地釋放細胞介質啟動創(chuàng)面愈合[4]。之后，在肌纖維母細胞的牽拉作用下,傷口邊緣的真皮和皮下組織向中心移動，逐漸縮小創(chuàng)面。毛細血管生成，基質內形成的肉芽組織能夠填平傷口，并促進表皮再生。但組織內的轉化生長因子、核轉錄因子、成纖維細胞生長因子等細胞因子綜合調節(jié)容易導致成纖維細胞過度增殖，膠原纖維過量堆積，從而產生瘢痕或者是瘢痕疙瘩[5]。（3）當皮膚損傷影響到皮膚附屬器時，如輕度、小面積的燒傷，皮膚附屬器借助深部未受損部分的再生生長可實現自身修復。毛囊外周的真皮成分細胞（如真皮鞘細胞、真皮乳頭細胞）不僅能支持毛囊的生長，還能參與肉芽組織的形成，從而加速創(chuàng)面愈合[6]。但毛囊、汗腺及皮脂腺這幾類皮膚附屬器如遭到完全破壞，創(chuàng)面中沒有皮膚附屬器成分殘存，則難以實現完全再生，也會出現瘢痕。

2 皮膚創(chuàng)傷的治療方法

損傷只是發(fā)生在表皮層，一般無需住院治療。當損傷深至真皮層及以下，或者涉及大面積損傷，或者因糖尿病等慢性病引起較嚴重的皮膚潰瘍，必需及時就醫(yī)。目前，臨床上皮膚修復多通過自體皮片移植和皮瓣移植的方式促使皮膚盡快閉合傷口，減小創(chuàng)面，加速愈合。

2.1 皮片移植 是將身體某一部位的不含皮下脂肪組織的皮膚層（即皮片）移植到損傷部位的方法，主要用于修復體表軟組織的淺層缺損，對于瘢痕的移除治療具有較好作用。常用的自體皮片包括全厚皮片、中厚皮片和表層皮片。

對于肢體嚴重燒傷的患者，若自體皮源充足，移植首選中厚皮，因為其兼具全皮和表皮的優(yōu)點[7]。全厚皮片由于含有真皮層的組織結構，成活效果好，耐磨耐壓。但全厚皮片的移植手術復雜，且供皮面積受限。利用皮膚軟組織擴張技術，將擴張器植入供區(qū)可制備較大面積的全厚皮片，有助于解決皮源短缺的問題[8]。但擴張技術的不足之處是手術周期長、次數多，提高了創(chuàng)面感染的概率。近年來常規(guī)移植全厚皮片的方法在修復足部、腘部、眼部等小范圍處應用較多，且以簡易負壓引流方式進行全厚皮移植效果較好[9]。

在大面積燒傷時，為了得到更多的可移植皮，以選用表層皮片為佳，因為表層皮片較薄，機體自身再生的能力較強，這樣可通過反復多次在同一供皮區(qū)切取得到表層皮片。同時，表層皮片移植對治療瘢痕或瘢痕攣縮也較為有效。其缺點是表層皮片質地較硬，缺少彈性，顏色偏深。在手術中應注意雖然全厚皮片越厚越容易成活，但在切取表層皮片時應堅持寧薄勿厚的原則[10]。

Meek微型皮片移植法是一項近年來在國內外推廣的針對大面積創(chuàng)面的修復新技術[11]。1958年Meek最早提出采用Meek-Wall取皮刀將切取的斷層皮片，通過雙皺薄紗布擴展培植，可獲得比原始皮片擴展數倍的可移植皮片，此技術一經提出就得到了創(chuàng)傷研究者的廣泛關注，目前已被用于臨床大面積創(chuàng)傷患者的治療[12-13]。我國也在臨床上積極推廣并逐漸完善該技術[14-15]。目前，Meek微型皮片移植術已發(fā)展為皮片移植機械化，具備了節(jié)省自體皮源、縮短手術時間、降低手術風險、皮區(qū)整齊、提高治療效果等優(yōu)點。胡衛(wèi)東等[16]將自體切取4.2cm×4.2cm大小的皮片，在Meek專用切皮機上切得3mm×3mm的微型皮片共196塊后將皮片與雙褶薄紗貼合，以不同比例的雙褶薄紗成倍數擴展皮片，實現小面積皮源修復大面積皮膚缺損。葉勝捷等[17]采用該方法對112例患者進行治療，移植皮片的成活率可達96%以上，既節(jié)省了皮源，也簡化了手術操作。

2.2 皮瓣移植 是將具有血液供應的皮膚連同其附著的皮下脂肪組織從供區(qū)轉移到創(chuàng)面的方式。皮瓣形成與轉移過程中，蒂部需與本體相連，以維持血供。皮瓣移植主要用于修復損傷至皮下組織甚至是暴露肌腱、關節(jié)等組織的創(chuàng)傷，難以愈合的慢性潰瘍、器官重構等。對于皮瓣的應用不僅要求修復皮膚，更要求成活率高、美觀、組織功能修復好。因而在皮瓣的選擇上應遵循“先近后遠，先簡后繁，以次要組織修復重要組織，先選帶蒂移位后吻合血管移植，先用分支血管后用主干血管，重視供區(qū)美觀和功能保存”的原則[18]。在此原則下，穿支皮瓣、島狀皮瓣或游離（肌）皮瓣的應用逐漸增多，在皮瓣的供區(qū)選擇上以創(chuàng)面臨近部位、皮膚質地相近、操作簡便且較隱蔽的部位為首選區(qū)域，例如手部創(chuàng)傷可選用手掌、腕部或者是腹股溝等處的皮瓣；小腿下1/3骨與皮膚軟組織缺損可選用下肢皮神經營養(yǎng)血管遠端復合瓣[19-21]。這樣的選擇不僅手術簡便，修復性強，而且對供區(qū)損傷小。

2.3 其它方法 除了皮片和皮瓣移植術廣泛應用于臨床皮膚修復治療外，還有一些促進創(chuàng)傷愈合的輔助方法。如封閉負壓引流技術（VSD），結合負壓引流法與封閉性敷料，通過在創(chuàng)面形成負壓，產生一種相對密閉隔離的清潔狀態(tài)，以減輕炎癥反應，加速肉芽生成，從而促進創(chuàng)面愈合。崔澤龍等[22]利用負壓封閉引流技術對40例難治性創(chuàng)傷患者進行治療，證明其具有高治愈率、低感染率、移植皮區(qū)成活率高、患者痛苦少等優(yōu)點。魏世雋等[23]結合VSD技術和植皮技術修復大面積皮膚創(chuàng)傷，證明其能有效提高植皮成活率。Chen等[24]也通過VSD技術治療深Ⅱ度燒傷患者證明了該技術能夠改善深度創(chuàng)傷面的愈合質量。

另外，電刺激法也被輔助用于皮膚創(chuàng)傷修復。Sun等[25]通過體外電刺激引導成纖維細胞定向遷移，輔助促進創(chuàng)面的愈合過程。Ud-Din等[26]通過少量人體活檢模型試驗，證明電刺激在創(chuàng)面上有增加血流量和血紅蛋白水平的效應，還有促進皮膚愈合的潛在能力。此法在使用時需要注意電輻射對皮膚可能存在的不良反應。

3 組織工程技術

自體皮移植是目前臨床上治療皮膚創(chuàng)傷的主要方法。但是，自體皮源有限，移植過程中易造成供區(qū)的繼發(fā)性損傷，大面積皮膚損傷的患者更無法實現自體皮移植。組織工程化皮膚得到了專家學者們的廣泛關注和研究。所謂組織工程皮膚，是指運用工程學及生命科學的原理和方法，構建出用于修復和改善具有皮膚功能的替代物，其核心是建立由細胞和生物材料構成的三維空間復合體。

3.1 表皮替代物 其研究基礎是表皮細胞的分離和體外培養(yǎng)。早期通過體外培養(yǎng)表皮細胞，可將得到的細胞懸液用于治療慢性潰瘍。Rheinwald等[27]在1975年以3T3作為滋養(yǎng)層培養(yǎng)表皮細胞，實現了表皮細胞的體外培養(yǎng)、傳代、增殖。之后該技術不斷發(fā)展，多種方法制備表皮細胞膜得以實現。

在自體表皮膜片中，Genzyme公司開發(fā)的、產品名為Epicel的表皮膜片是以患者自身角質形成細胞為種子細胞，在含有經放射處理過后的小鼠成纖維細胞滋養(yǎng)層上培養(yǎng)得到的永久性皮膚替代產品。其缺陷是不能用于對萬古霉素或丁胺卡那霉素過敏性休克的患者，因為這些抗生素在Epicel培養(yǎng)中被應用，可能會附著于Epicel被移植。直接移植Epicel用于修復創(chuàng)面有易感染、不易操作等缺點，但可移植于已建立血運的真皮替代材料上[28]。

異體表皮膜是培養(yǎng)非患者本體的表皮細胞得到的膜片，克服了培養(yǎng)自體表皮細胞周期長的問題，可實現膜片的大量預制，降低了成本。但是異體表皮膜片抗原性較強，涉及倫理問題而難于廣泛應用。李武全等[29]對比近十年間應用異體表皮與異種脫細胞豬皮治療大面積燒傷的情況，發(fā)現脫細胞豬皮應用于燒傷創(chuàng)面可減輕患者炎性反應，可作為異體皮的良好替代材料。

自體/異體表皮細胞混合膜片、干細胞表皮膜片等也被用于作為表皮替代物。毛囊干細胞、骨髓間充質干細胞具有分化形成表皮膜片的潛能，且真皮層已被證明能起到維持干細胞的功能，此類干細胞用于治療淺層皮膚損傷具有很好的應用前景[30-31]。但目前這些表皮替代物仍處于實驗室研發(fā)或小范圍臨床試驗階段。

3.2 真皮替代物 表皮膜片大多存在過于單薄、手術不易操作、成分單一、無法完全修復創(chuàng)面等缺點，因此常與真皮替代物結合的方式來修復創(chuàng)傷。

在天然真皮替代物中，AlloDerm是一種取材于人尸體皮的脫細胞真皮產品，在1996年由美國LifeCell公司開發(fā)。該產品能實現創(chuàng)傷的良好愈合，沒有免疫排斥作用，被應用于治療皮膚燒傷、鼻中隔穿孔、鼓膜穿孔等創(chuàng)傷。但問題在于移植部位的新生血管生成緩慢、感染病菌的發(fā)生率較高等[32-33]。PriMatrix產品在2008年由TEI Biosciences公司獲批，取材于幼牛的真皮脫細胞基質，含豐富的Ⅲ型膠原，能為細胞再生、肉芽組織生成和血管重建提供良好微環(huán)境。PriMatrix產品在用于治療糖尿病等慢性潰瘍引起的傷口、靜脈壓力性潰瘍、以及外傷或手術引起的難以愈合的復雜傷口等方面有較好效果[34]。Lullove[35]總結34例使用PriMatrix修復創(chuàng)面，證明其對于有感染、骨或肌腱外露以及其他難愈型并發(fā)癥的傷口也能促進其愈合，最終實現創(chuàng)面再上皮化。經激光微孔處理、來自于豬的脫細胞真皮基質材料（LPADM）是一類新近由曾逃方[36]研發(fā)的真皮替代物，在大鼠動物實驗中發(fā)現移植成功率高，能實現早期血管化，但在臨床上的應用目前還未引入，試驗尚在進行中。

Biobrane和Integra兩種產品則是將人工合成材料和天然生物材料有機地結合起來，分別由Smith&nephew公司和Integra公司于1989、2002年開發(fā)，均被用于真皮替代物。它們均采用硅膠薄片作為隔離傷口與空氣接觸的表皮層，以減少創(chuàng)面表層被細菌感染的風險；同時將膠原蛋白制成的生物材料作為與真皮組織直接接觸的內層，以誘導和促進真皮組織的再生和修復。其中Biobrane采用的是豬Ⅰ型膠原蛋白顆粒與硅膠層相結合的方式制得的半透膜，常作為一種傷口敷料使用[37]。適合用于治療淺層和中等深度Ⅱ度燒傷的患者，特別是兒童患者，也成功用于治療中毒性表皮壞死松懈癥等表皮損傷類疾病和靜脈性潰瘍等慢性傷口。Frew等[38]研究發(fā)現，在Biobrane上接種患者皮膚樣品和角質形成細胞是一種體外培養(yǎng)上皮細胞的新技術，可用于治療燒傷患者。Integra是一類由硅膠層和牛Ⅰ型膠原以及6-硫酸軟骨素組合形成的復層人工合成真皮替代物，臨床應用后瘢痕收縮較少，能夠治療Biobrane無法治療的Ⅲ度燒傷和各種原因引起的皮膚全層缺損，應用相對較廣。但Integra的硅膠層只是臨時的表皮替代成分，最終需要有表皮膜片來實現表皮組織的修復，這也是其目前還未在臨床上廣泛推廣的原因之一。將Integra植入或臨時覆蓋傷口時要對創(chuàng)面進行較徹底的無菌處理，否則會因傷口深易造成微生物感染[39]。

還有一種是異體皮膚細胞培育型真皮替代物，這種替代物較上述幾種真皮替代物增加了活性的細胞成份，通過成纖維細胞等皮膚細胞制備一種與真皮組織成分相近、能促進創(chuàng)面愈合的皮膚替代物。TransCyte是Smith&nephew公司最早于1997年推出的，將來自于新生兒包皮組織的成纖維細胞接種于Biobrane基材上，待成纖維細胞合成膠原等細胞外基質和分泌生長因子后，通過凍存方法使成纖維細胞失活，最終得到了細胞外基質真皮替代物。Kumar等[40]對32例患者的58個傷口上皮化程度進行評估，證明在治療兒童Ⅱ度燒傷上TransCyte比Biobrane能更快促進皮膚再上皮化。Ehrenreich等[41]也認為TransCyte作為一種傷口敷料，能更好的促進相關生長因子的釋放和細胞外基質的生長。但由于其在制備過程中包含了活性的細胞成份，使應用成本明顯提高，儲存和使用也不方便，導致其在臨床上的應用受到限制。Dermagraft也是一種含異體成纖維細胞的真皮替代物，是Advanced Tissue Sciences公司于2001年推出，通過在可吸收聚乳酸纖維網上接種新生兒包皮成纖維細胞，這些成纖維細胞在培養(yǎng)過程中分泌大量的膠原蛋白，細胞與膠原成分覆蓋整個聚乳酸網架，構成了人工真皮替代物。這一產品在治療糖尿病性皮膚潰瘍和下肢靜脈性潰瘍治療方面體現了良好效果[42]。但其活性成份帶來的實際應用中的問題仍然存在。

Ma等[43]報道了一類以膠原、殼聚糖制成多孔支架，復合硅膠膜制得一雙層真皮膜（BDE），其特點是可誘導真皮再生、有良好組織相容性、無明顯致敏表現，更為重要的是這一真皮膜能支持血管再生，在治療皮膚創(chuàng)傷上具有良好前景。在BDE中加入銀納米粒子可起到更好的抗菌作用[44]。另外，復方殼聚糖結合動物源性材料、人發(fā)角蛋白多孔膜（HHK)結合膠原海綿、羊膜載體復合物等多類真皮替代物也正在研究中。

3.3 全皮替代物 無論是表皮替代物還是真皮替代物都無法實現全層皮膚組織的修復，因此復合皮替代物在全面修復皮膚組織中更具優(yōu)勢。

Apligraf是1998年由Organogenesis發(fā)布的商品化器官型活性皮膚替代物，通過將新生兒成纖維細胞充滿于牛Ⅰ型膠原凝膠中，再將新生兒表皮角質形成細胞種植于其表面得到。這是一種較成熟的全皮替代產品，能夠同時促進表皮和真皮的生長，引導創(chuàng)面的愈合修復。曾被用于治療光化性紫癜、放射性潰瘍、冠狀動脈搭橋手術后腿部和胸骨傷口并發(fā)癥、大皰性表皮松懈癥等疾病，具有良好的臨床接受率和治療效果。其在靜脈瘀血性潰瘍和糖尿病引起的足潰瘍的治療中也十分有效。不過最近的研究報道指出，在難愈型潰瘍病引起的皮膚治療中，使用PriMatrix產品在傷口愈合的速度上可以與Apligraf媲美[45]。

Orcel是2001年由Orcel公司推出的，以雙層牛膠原基質為基底，在上層無空隙的膠原凝膠表面接種角質形成細胞，在多孔隙的膠原海綿表面接種成纖維細胞得到的產品。Orcel可用于治療糖尿病性足潰瘍、營養(yǎng)障礙性大皰性表皮松懈癥等疾病。在治療嚴重燒傷患者厚供皮區(qū)的修復中，相比于Biobrane，Orcel能夠減少瘢痕，同時更快促進傷口愈合[46]。

在全皮替代物研究中，生物材料的選擇起到了很重要的作用，性能合適的生物材料對全皮級創(chuàng)傷的修復至關重要，除了上述提到的常用膠原蛋白、殼聚糖等，其它性能優(yōu)良的生物材料逐漸被開發(fā)和研究，如人羊膜被用于嘗試代替膠原，可減少致敏性，降低炎癥和排異反應[47]；取自于蠶絲和蜘蛛絲的絲素蛋白被用于研究增強皮膚替代物；同時各類細胞如表皮干細胞、毛干細胞、成纖維細胞等也正在被嘗試用于種子細胞，以增強皮膚的再生能力、促進傷口的愈合。

4 展望

目前，臨床上已有多類較成熟的皮膚移植法，通過創(chuàng)面的快速閉合實現創(chuàng)傷的修復。針對大面積皮膚缺損的患者自身皮源不足的問題，以致力于構建具有優(yōu)良生物性能的皮膚替代物為目標的組織工程皮膚將有望成為一種治療新技術。前述中各類皮膚替代物均已在修復和替代受損皮膚上在實驗室或臨床試驗獲得成功，有些甚至已通過相關部門審核，成為一種產品。但在臨床上至今尚無一種十分完善的皮膚替代物得以廣泛應用，低成本高治愈率的皮膚替代產品仍需要不斷地研發(fā)和完善。良好的皮膚替代物不僅能夠無瘢痕愈合全層皮膚、降低感染和過敏的風險，更要求同步實現再生血管化、再構建毛囊、汗腺等皮膚附屬器官。同時也要求低化費、易操作、重復性好等，在如今組織工程研究皮膚替代物不斷推廣和深入的局面下，相信不久的將來可以看到能如自身再生般完美修復皮膚創(chuàng)傷的產品，最終能成功用于臨床。

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2014-01-15）

（本文編輯：歐陽卿）

315211 寧波大學陽明學院（史佩娜、高夢娜）；寧波大學醫(yī)學院（陶鍵敏、陳菲、潘統(tǒng)鶴、黃梓津、竺亞斌）

竺亞斌，E-mail：zhuyabin@nbu.edu.cn