(一)尿道

多年来,人们应用多种方法来再生尿道组织,曾在不同动物模型中用无细胞(Bazeed et al,1983;Olsen et al,1992)或者附细胞的(Atala et al,1992)PGA编网再生尿道。天然来源的胶原材料,如膀胱来源的脱细胞黏膜下层(Chen et al,1999),无细胞的尿道黏膜下层(Sievert et al,2000)和胶原凝胶(Micol et al,2012)也已在实验中尝试过,在各种动物模型中用于尿道重建试验。

膀胱黏膜下层基质(Chen et al,1999)已被证明是一种合适的修复兔尿道缺损的移植物。新生尿道具有正常尿路上皮和有组织结构的肌束。这些结果在临床病例中已经得到验证,具有尿道下裂重建失败病史的患者,使用人膀胱无细胞胶原基质修复了尿道缺损(Atala et al,1999)。基质贴附到尿道内面构建成新的尿道,新生尿道的大小范围从5~15cm。经过3年的随访,3/4的患者对新生尿道外观和功能满意(图12-3)。1例重建新尿道15cm的患者发生了球部尿道瘘,这种无细胞胶原基质消除了额外手术移植的必要性,也降低了移植的手术时间和潜在的并发症。使用相同胶原基质在尿道狭窄的儿童和成年患者身上获得了同样的结果(El-Kassaby et al,2003),另一项包含30例复发性狭窄患者的研究显示,使用无细胞胶原基质移植物成功进行尿道重建需要一个健康的尿道床(既往尿道手术少于2次)(El-Kassaby et al,2008)。另外,一项包含8例可评估患者的临床试验表明,在使用管状化无细胞小肠黏膜下层(small intestinal submucosa,SIS)对尿道狭窄修复后,其中2例短期炎性狭窄患者保持尿道通畅,术后3个月内其他6例患者发生了狭窄复发(le Roux,2005)。许多小儿和成人尿道疾病患者已经成功地以胶原基质的覆盖方式进行了治疗,这种方法比用非生殖器官组织移植物来进行尿道成形,一个主要优点是材料“现货供应”。这就消除了额外的手术移植过程,减少了手术时间,降低了潜在的并发症。

图12-3　通过组织工程技术重建尿道植入术后6个月的患者尿道造影

利用无细胞种植基质的技术在实验室和临床成功地被用于贴附性尿道修补。然而,当在实验室进行尝试管状化尿道修补时,尿道组织再生并不完全,并发症也有发生,例如移植物收缩和狭窄形成(De Filippo et al,2002)。自体兔膀胱上皮细胞和平滑肌细胞培养后种植在已塑形的管状基质内,整个尿道被部分切除,用有细胞或无细胞的管状化胶原基质进行尿道成形术,结果有自体细胞种植的管状胶原基质形成的新组织在组织学方面类似于天然尿道,脱细胞的管状胶原基质则可引起组织发育不良、纤维化和狭窄的形成(Orabi et al,2013),这些最新发现在临床上得到了证实。在《柳叶刀》杂志上发表的一项试验性系列病例中,5例继发于机动车事故的尿道损伤患者于2004年收集活检组织样本并于体外扩增组织细胞,将肌肉细胞和上皮细胞分两层种植于管状支架上(图12-4)。尿道镜和尿道造影(图12-4)检查结果表明,管状工程化尿道具有完整的解剖结构并且能长期发挥功能,目前随访时间已超过10年(Raya-Rivera et al,2011)。(https://www.daowen.com)

图12-4　5例患者创伤后组织尿道植入及临床疗效。A.将自体细胞种植的移植物缝合至第一例患者的正常尿道边缘;B.5例患者的术前(箭头显示异常边缘)、术后12个月(箭头显示组织工程尿道边缘)和最后随访时间术后7年(箭头显示组织工程尿道边缘)膀胱尿道造影

在另一组试验的5例患者中,将组织工程化的口腔黏膜接种在主要成分为成纤维细胞和角质形成细胞的人体真皮中,所有患者都由于术后狭窄需要器械治疗,但他们都诊断为地衣硬化(Bhargava et al,2008)。其他细胞类型也已经在无细胞膀胱胶原基质中进行了实验,包括包皮表皮细胞和口腔角质形成细胞(Fu et al,2007;Li et al,2008)。VEGF基因修饰的尿道上皮细胞也已经用于尿道重建的实验(Guan et al,2008)。

伤口正常愈合反应是众所周知的,这也有助于组织工程取得最大的成功。因为在组织损伤时,细胞从伤口边缘开始生长以覆盖伤口缺损,伤口边缘的细胞能跨过较短距离而不产生任何不利影响,如果伤口较大,宽度和深度超过几毫米时则会使胶原沉积增多、纤维化和瘢痕形成。

基质植入创面床则可以延长细胞跨越的距离,从而不会产生纤维化反应。但延长的距离也是有限度的,伤口边缘两侧细胞在生物基质上跨越而形成正常组织的最大距离是1cm(Dorin et al,2008),当组织缺损大于1cm而单独用去细胞基质来处理时,通常会增加胶原基质的沉积、纤维化和瘢痕形成。种植了细胞的基质植入创面则能进一步延长正常组织形成的距离,从而不会出现纤维化反应。组织工程领域的研究表明大于30cm的组织缺损可以成功地使用种植细胞的支架治疗,这一点可以解释实验室和临床上进行尿道修补的结果。当用无细胞基质以贴附的方式修复尿道时,由于组织长入需要的距离很短,能够成功修复尿道片段。然而,如果需要进行管化尿道修补,就需要用自体细胞种植的基质,从而避免形成尿道狭窄和组织发育不良。