1995年Kim和Tseng[1]利用4℃100%甘油保存的人羊膜移植到破坏严重的兔眼表,获得了眼表重建术的成功。从此羊膜移植在眼科的应用领域被逐渐拓宽。
1 膜的解剖和组织学特点 人羊膜厚度为0.02~0.5mm,透明,有韧性,由一层厚的基底膜和无血管无神经和淋巴管的基质组成。由内到外分为5层:上皮细胞层、基底膜、致密层、纤维母细胞层和海绵层。在基底膜面与绒毛膜之间有一潜在间隙,容易钝性分离。成熟期羊膜细胞表面及侧面有许多呈圆柱状、排列规则或不规则的微绒毛,其参与形成复杂扭曲的细胞间迷路管道系统。离体细胞实验和组织培养显示上皮细胞有合成、分泌和沉积基底膜、细胞外间质成分的能力。羊膜的基底膜是全身最厚的基底膜,为0.1μm,含有Ⅳ型胶原等多种胶原成分。基底膜下的致密层厚5~50μm不等,其主要功能是支持表面上皮生长[1,2]。因此羊膜细胞间的迷路管道系统有利于进行物质交换;丰富的胶原成分增强了其韧性;同时透明、无血管等组织特性使羊膜成为较为理想的眼表重建供体材料。
2 羊膜的生理和免疫学特征 动物实验和临床研究显示,羊膜是一种理想的支持上皮生长的物质,可延长其生命,维持其克隆。羊膜基底膜可以刺激结膜杯状细胞的分化、促进结膜干细胞分化为结膜上皮细胞、促进结膜上皮向角膜上皮转化,促进角膜缘干细胞增殖和角膜上皮细胞移行。羊膜基质中所含的一种成分,能抑制β转化生长因子(TGF-β)信号传递,抑制正常人角膜缘成纤维细胞的增殖和分化成为纤维细胞,减少瘢痕化,抑制新生血管形成。羊膜基质中不同形式的蛋白酶抑制因子,通过改变蛋白酶活性,清除炎症细胞,促使其迅速凋亡。在正常环境条件下保存人羊膜不表达人类白细胞抗原,因此不发生免疫排斥反应[1,2]。
3 羊膜移植治疗眼表疾病的理论基础 deRott[3]最早将新鲜羊膜用于眼病的治疗,将新鲜活体羊膜连同绒毛膜一起移植到眼球表面,以治疗睑球粘连。Kim[1]用保存在4℃、100%甘油中的人羊膜,成功重建眼表层兔眼表面模型,提示角结膜上皮化、阻止宿主纤维血管物质内生到羊膜上。避免了活体植片发生排斥反应,证明保存人羊膜可推广于临床。羊膜可以促进正常结膜上皮化,防止广泛性结膜下纤维化瘢痕形成[4]。它有Ⅳ型胶原、整合素、板层体等[1]多种成分,可作为结膜上皮化的合适附着物。故此,羊膜移植可看作是“底物移植”[2]。羊膜移植的机制不同于其它类型的粘膜移植,它移植的是上皮活细胞,功能是作为眼表上皮的替代物质。羊膜移植中羊膜一旦被结膜上皮覆盖,就与结膜下组织不可区分。因此,具有显著改善外观的优点。羊膜抑制结膜下纤维化的机制并不十分清楚。由于羊膜在巩膜上形成了连续性胶原薄片,可能首先具有抑制结膜下纤维化的机械屏障功能[5]。羊膜可能促进正常上皮化,上皮细胞与基质细胞通过细胞因子的相互作用,可以抑制成纤维细胞形成。羊膜上皮细胞也可能产生某些生长因子,如碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和β-TGF。这些生长因子可以调控基质成纤维细胞、角膜上皮细胞的增殖和分化。Ma等[6]从分子生物学角度为羊膜移植的可行性提供了理论依据。研究表明羊膜能消除炎症及瘢痕化,重建正常上皮表型的一个重要原因是羊膜基质对成纤维细胞表达细胞因子的水平具有调节作用。它通过成纤维细胞移行上或移行进羊膜基质中,抑制了β1转化生长因子(TGF-β1)的表达,而TGF-β1是一种在伤口愈合过程中调整成纤维细胞活性的纤维生长原型细胞因子。这一观点已经被TGF-β1细胞因子转录表达及Northern核酸杂交实验所证实。当然,为证实这一观点的正确性,应继续研究其它细胞因子的表达方式。羊膜移植除了对眼表上皮和纤维组织的作用外,还具有其它几个适于眼表手术的特点:①羊膜获取比较容易,应用几乎不受限制,一个胎盘的羊膜可以制作20块3cm×3cm大小的组织块,在-80℃条件下最少可保存几个月;②在正常环境条件下保存的人羊膜不表达人类白细胞抗原,因此勿需担心手术后的免疫排斥反应;③由于羊膜具有抗病原微生物的功能,因此与口腔粘膜移植相比较,羊膜移植术后感染机会大大减少;④羊膜具有很强的抗粘附效果,对于眼表疾患的许多严重并发症,羊膜移植可有利于穹窿结膜囊的成形,防止睑球粘连的发生,促进弯月形泪液膜正常生理结构的出现[6]。
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