吳曉彤，王建六，孫秀麗

盆底功能障礙性疾病（pelvic floor dysfunction，PFD）作為中老年婦女的常見病、多發(fā)病，發(fā)病率高達30%～50%[1]，主要表現(xiàn)為盆腔器官膨出、壓力性尿失禁、排便障礙等。手術(shù)是PFD主要的治療方式，臨床上常用的方式有自體組織修復(fù)手術(shù)和網(wǎng)片植入性手術(shù)。自體組織修復(fù)手術(shù)復(fù)發(fā)率較高，高達30%左右[2]。植入性手術(shù)較常用的合成補片如聚丙烯補片，其力學(xué)性能好、復(fù)發(fā)率低，但其不可降解、組織相容性差，造成一系列術(shù)后問題，如補片侵蝕、暴露、感染等[3]。生物源性補片組織相容性好，但力學(xué)性能差，植入體內(nèi)解剖復(fù)位效果差，降解速度快于新生組織的形成速度，易造成盆腔器官脫垂（pelvic organ prolapse,POP）復(fù)發(fā)。因此，針對盆底支持組織的修復(fù)設(shè)計并研發(fā)一種力學(xué)性能滿足盆底支持要求、生物相容性好并能在一定程度上促進組織修復(fù)的生物補片，是臨床補片植入治療PFD的迫切需求，組織工程技術(shù)應(yīng)運而生，現(xiàn)針對女性盆底修復(fù)的組織工程研究現(xiàn)狀進行概述。

1 種子細胞

種子細胞是組織工程的前提，其來源廣泛，包括自體、異體、異種組織等，免疫排斥反應(yīng)限制了種子細胞的多向取材，自體細胞則是一個良好的選擇。女性盆底修復(fù)工程的種子細胞來源包括成纖維細胞和干細胞。

1.1 成纖維細胞 成纖維細胞是分泌細胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）的重要細胞，可取材于陰道壁及韌帶結(jié)構(gòu)等。將成纖維細胞種植在聚丙烯補片及一些生物源性補片上，利用其在植入部位及補片間分泌的ECM形成一種膠原膜，可以改善補片的生物相容性，減少并發(fā)癥等[4]。有研究將體外培養(yǎng)的小鼠成纖維細胞種植在聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）支架上構(gòu)建組織工程補片，成功修復(fù)了小鼠的腹壁缺損[5]。提示成纖維細胞在組織工程中可以通過分泌膠原合成ECM來達到修復(fù)的目的。

1.2 干細胞 干細胞是根據(jù)其再生能力和分化成一種或多種細胞類型的能力來定義的。人胚胎干細胞（human embryonic stem cells，hESC）是從囊胚獲得的，具有高度可塑性和快速增殖能力，然而移植后的免疫排斥反應(yīng)需要引起重視，且移植涉及的倫理問題也限制了其在盆底疾病治療中的應(yīng)用。多能干細胞包括間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells，MSC），能夠分化成多種細胞類型，來源豐富（骨髓、臍血、脂肪或肌肉），在減輕炎癥反應(yīng)、促進組織修復(fù)再生、影響局部組織的生長微環(huán)境中具有重要作用[6]。

1.2.1 骨骼肌源性干細胞 Ho等[7]提出基于干細胞療法治療PFD，利用小鼠骨骼肌源性干細胞，將其種在由豬小腸黏膜下層脫細胞基質(zhì)（porcine small intestine submucosa，P-SIS）上，植入大鼠陰道后，骨骼肌源性干細胞分化為平滑肌細胞，成功促進了陰道組織的修復(fù)。Boennelycke等[8]將新鮮的骨骼肌纖維片段種植到可生物降解人工合成支架中，構(gòu)建大鼠腹壁缺損模型，8周后，新的橫紋肌組織長入，支架降解吸收。在泌尿系統(tǒng)疾病動物模型中，注射骨骼肌源性干細胞后，新的神經(jīng)支配肌纖維形成，平滑肌細胞、疏松的間質(zhì)組織和血管形成[9]。

1.2.2 MSC MSC易從骨髓或脂肪組織中分離培養(yǎng)和擴增，已廣泛應(yīng)用于損傷組織的修復(fù)和再生[10]。動物疾病模型中利用骨髓間充質(zhì)干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSC）和脂肪間充質(zhì)干細胞（adipose-derived mesenchymal stem cells，ADSC）修復(fù)尿道括約肌治療壓力性尿失禁[9，11]。Zou等[12]將種植BMSC的吊帶植入壓力性尿失禁大鼠模型中，成功地改善了大鼠尿失禁的癥狀。Dolce等[13]研究證明，通過BMSC建立細胞生物層降低了大鼠腹腔粘連程度，從而改善了補片材料的生物相容性。MSC具有多能性，可分化為不同的譜系，如骨、軟骨、脂肪細胞、肌腱、韌帶和平滑肌。分化方向由植入位點的微環(huán)境驅(qū)動，通過這種方式，自體MSC，特別是容易獲得的ADSC，可能是POP修復(fù)的理想選擇。

2 生物支架材料

大多數(shù)哺乳動物的細胞需要黏附基質(zhì)提供支持，生物支架材料提供了這樣一種三維立體的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。組織工程的生物支架材料需滿足以下條件[14]：①生物相容性好，利于細胞黏附、增殖，無毒性，無免疫原性；②生物可降解性；③具有一定的機械強度并誘導(dǎo)組織再生；④一定的孔隙率及適當(dāng)大小的孔徑；⑤性質(zhì)穩(wěn)定。應(yīng)用于PFD的組織工程生物支架材料包括人工合成材料和天然生物材料。

2.1 人工合成材料 包括人工合成聚合物，例如聚乳酸（PLA）、PGA 及其共聚物（PLGA）等，其天然無毒，產(chǎn)物為乳酸和乙醇酸，通過機體代謝清除[15]，已成功應(yīng)用于尿道組織生成和膀胱置換[16-17]。聚己內(nèi)酯（PCL）是另一種基于羥基烷酸的合成高分子化合物，因其具有生物相容性好、免疫原性低、可在生理條件下水解等優(yōu)異性能，已獲美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準臨床使用，在組織工程中備受關(guān)注[18]。但合成高分子生物材料仍有不足之處，如某些種類的聚合物可能會產(chǎn)生酸性降解產(chǎn)物，從而改變其周圍組織的pH值，進而影響細胞的行為和生存，并引起不良組織和炎癥反應(yīng)[19]。此外，由于缺乏生物功能域，不能使細胞黏附、長入。所以通過對合成高分子生物材料進行優(yōu)化，將生物活性區(qū)域耦聯(lián)到支架上面，或者通過表面添加生物活性劑，從而能夠生產(chǎn)具有生物活性的仿生支架，具有促進細胞黏附，并增強干細胞定向分化的功能[20]。

2.2 天然生物材料 天然生物材料通常可分為3類：蛋白質(zhì)（如膠原蛋白、絲素蛋白、明膠、纖維連接蛋白、角蛋白等）、多糖生物材料（如透明質(zhì)酸、纖維素、葡萄糖、藻酸鹽、軟骨素、甲殼素及其衍生物殼聚糖等）和組織源性生物材料。以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的生物材料通常從動物和人類來源獲得，而以多糖為基礎(chǔ)的生物材料主要來自藻類，如瓊脂和海藻酸鹽，或從微生物來源，如葡聚糖及其衍生物[21]。組織源性生物材料如脫細胞基質(zhì)補片，是一種新型的同種異體生物源性補片。在脫去細胞去除免疫原性的同時，保留了細胞黏附和增殖所需的完整結(jié)構(gòu)。其缺點是機械強度不足及降解較快，易導(dǎo)致POP復(fù)發(fā)[22]。多年來研究者對去細胞化方法進行了優(yōu)化，在保持ECM完整的同時完全去除細胞成分并保留生物活性因子[23]，一定程度上保持了其功能活性，當(dāng)作為組織工程產(chǎn)物植入病灶，這些生物活性物質(zhì)就會釋放出來，并在細胞調(diào)控中發(fā)揮天然作用，從而為特定的ECM提供修復(fù)和再生必需的信息[24]，指導(dǎo)細胞生長、增殖和分化。因此，脫細胞ECM作為一種“現(xiàn)成的”和免疫兼容的生物材料在組織工程中越來越受到關(guān)注。

3 生物活性因子

現(xiàn)代的觀點也將種子細胞、生物支架材料、生物活性因子作為組織工程的三大要素。這些生物活性因子可能通過啟動激活干細胞來誘導(dǎo)分化、增強再生過程[25]。常見的與PFD相關(guān)的生物活性因子包括雌激素和生長因子，如堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子 β（transforming growth factor β，TGF-β）等。研究表明，雌激素通過影響成纖維細胞增殖和膠原合成來促進盆底組織修復(fù)[26]。Takacs等[27]研究表明，雌激素在體外促進陰道平滑肌細胞生長，但抑制了彈性蛋白的產(chǎn)生。Manodoro等[28]在大鼠模型中發(fā)現(xiàn)雌激素增加了補片修復(fù)的能力，但降低了植入部位的組織抗拉伸強度。因此雌激素的治療效果是有爭議的。Hormozi等[29]研究證明bFGF明顯促進BMSC向成纖維細胞方向分化，并明顯增加韌帶和肌腱特異性ECM和細胞骨架成分的表達。Jia等[30]將bFGF作用于成纖維細胞，發(fā)現(xiàn)成纖維細胞增殖明顯加快，且膠原蛋白的表達量明顯增加，提示bFGF可以改變盆底組織的生長微環(huán)境從而促進組織修復(fù)再生。TGF-β1能促進ECM分泌形成并抑制其降解，刺激細胞及ECM中大多數(shù)膠原蛋白基因mRNA水平提高和蛋白產(chǎn)物增加。

4 組織構(gòu)建

組織構(gòu)建技術(shù)分為體內(nèi)構(gòu)建和體外構(gòu)建[14]。體外構(gòu)建是指將種子細胞懸液與生物支架在體外環(huán)境共培養(yǎng)，利用生物支架的生物特性及表面活性因子的驅(qū)化使細胞黏附，長入并分泌ECM，以ECM逐步積累形成的特定組織植入體內(nèi)，完成組織修復(fù)，此方法操作簡單、易控制，但周期長、細胞種植不勻、新生組織力學(xué)強度欠佳，導(dǎo)致植入失敗或復(fù)發(fā)。體外構(gòu)建是指將體外培養(yǎng)的種子細胞與支架混合直接植入體內(nèi)，體外培養(yǎng)周期短，支架強度可控，無需特殊培養(yǎng)條件，是一種常用的構(gòu)建方法，但受植入部位局部微環(huán)境影響治療效果。3D打印技術(shù)的出現(xiàn)對支架的制作和細胞的分布都有很好的控制作用，是組織工程新興的熱點研究方法，與其他組織構(gòu)建方法相比，具有精度高、成本效益好、簡單易行、細胞分布可控性好等優(yōu)點[31]，包括擠壓法、噴墨法、立體石版法、激光輔助生物打印法等，可成功地將種子細胞構(gòu)建到生物支架上。

5 結(jié)語

補片植入是盆底重建手術(shù)的主流手術(shù)方式。針對化學(xué)合成補片與生物源性補片的不足，組織工程構(gòu)建盆底修復(fù)補片應(yīng)運而生。越來越多的證據(jù)表明，組織工程在生命科學(xué)領(lǐng)域取得了矚目的成績，隨著合成技術(shù)和生物科學(xué)的不斷進步，未來將產(chǎn)生新的、更復(fù)雜的組織工程設(shè)計影響盆底組織修復(fù)的發(fā)展。