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科普| 新西兰订购120万平方厘米皮肤,烧伤治疗的未来趋势是什么?

来源:博雅

日期: 2019.12.18

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2019年12月10日,新西兰怀特岛火山突然喷发。据12日新西兰警方公布的最新数据,这场火山喷发灾难导致的遇难人数上升至8人,另有30多人受伤。


本次火山喷发的伤者都存在大面积的烧伤,大多数烧伤在30%以上,一些甚至达到90%,由于烧伤是由有毒的火山气体造成的,治疗会更加棘手。


据美国广播公司新闻网报道,新西兰目前已经从美国订购了120万平方厘米的医用皮肤,相当于60个成年人的皮肤面积,用于治疗重度烧伤患者,为他们做皮肤移植手术。希望他们能够早日康复,从伤病中走出来。


看到这一则新闻时,很多人对“120万平方厘米的医用皮肤”表示惊叹,有人对这么多的皮肤是如何得来的表示关切?也有读者在微博下面解答,“再生医学以及细胞科技这么发达,医用皮肤的获取不是难题”


随着医学的快速发展,很多人可能对现代医学中的烧伤治疗以及皮肤移植不是很了解,看完这篇文章,或许能帮助大家了解一二。


皮肤移植


在了解现代科技如何培养皮肤以及如何提高治疗烧伤的策略之前,我们需要先了解什么是皮肤移植,这是最基础的概念。很多人可能都知道,当出现创伤、烧伤或者其他因素导致皮肤缺损使,皮肤移植就是最常见的救治方法。


那么,什么又是皮肤移植?


皮肤移植是烧创伤修复领域最常见的手术方式,通常采用外科方法,在供皮部位切取不同厚度的皮片,移植到受皮部位。根据供皮来源一般分为自体皮肤移植和异体皮肤移植,修复受皮区的原始形态和功能。


用细胞来培养皮肤


简单地了解皮肤移植之后,很多人可能会问,除了从自己身上“割下”皮片,现代医学还有哪些途径可以获取皮肤?


近年来,皮肤移植手术取得了巨大的进步,医学界已最多能修复皮肤严重创伤或烧伤患者全身90%的表皮。这种治疗方式,需要先从患者身上采集皮肤细胞,将细胞体外培养成一大块组织,再移植到创面上。


2016年,瑞士苏黎世大学儿童医院牵头的欧盟科研项目“EuroSkinGraft”实现了用从患者自身表皮提取细胞,经过人工培养获得可移植用的皮肤,并减少排异和其它副作用,减少疤痕,同时避免目前常用的取皮方法对患者身体其它部位的损害。


挑战与新趋势


皮肤移植已经在临床上使用了很多年。然而仍然面临着一些挑战。大面积烧伤患者治疗的关键问题是自体皮源不足,所以需要异体皮来进行创面覆盖,这也就是新西兰向美国购置医用皮肤的原因。


不管是自体皮肤移植还是异体皮肤移植都受限于皮肤培养扩展、皮肤储存等问题。而且皮肤缺损愈合是一个复杂的过程,愈合过程常常面临着种种困难。比如皮肤缺损愈合不良、延迟愈合、不愈合以及瘢痕组。


虽然目前有多种皮肤移植方案,如北京积水潭医院发明的微粒皮肤移植术、Meek移植术等,能够初步解决皮肤移植手术的需求,但往往面临着愈合不佳,瘢痕形成等问题。临床上仍然需要更加有效的新方法。


近年来,干细胞成为了烧伤治疗领域的新方向。


干细胞具有自我更新和多向分化潜能,移植干细胞有益于损伤后的组织再生,对皮肤缺损具有潜在的治疗作用。


例如,美国RenovaCare公司开发一种新的治疗方法:首先取病人一小块健康的皮肤,然后将分离出来干细胞放入一种溶液中,再用喷枪将含有干细胞的溶液喷射到患处。整个过程只需90分钟。4-6天内患处就会重新长出一层新的健康皮肤。新长出的皮肤感觉像原生的皮肤一样,外观、感觉和功能方面与健康部位的皮肤没有差别。


该方法已用于左肩和上臂被热水大面积烫伤,且程度非常严重的患者,在烫伤处喷射了 1700万个干细胞后,6天之内整个患处长出了新的皮肤,6周后病人活动自如。另外还应用于身体1/3皮肤被电烧伤的患者,烧伤处喷射了2400万个干细胞,4 天后烧伤程度较轻的胳膊和胸部重新长出一层薄薄的皮肤。20天后,使用干细胞喷射的患处完全愈合。


目前,RenovaCare公司已向美国食品和药物管理局申请将该技术用于临床试验。


为什么说干细胞是烧伤治疗的趋势?


那么干细胞如何在皮肤烧伤治疗中起作用呢?首先,干细胞具有多向分化潜能,可以利用这一特点制备组织工程皮肤。我国科学家以山羊毛囊干细胞和真皮细胞为种子细胞,以羊膜、I型胶原为支架材料,进行组织工程皮肤的体外构建。


人工构建的组织工程皮肤经体外培养可形成毛囊结构,表皮细胞出现角质化,具备皮肤组织特性。移植后,试验组创面恢复平整,瘢痕面积显著小于对照组。活体组织切片显示,试验组真、表皮结构已发生重建,成功分化出明显的基底层、毛囊结构。表明利用毛囊干细胞构建组织工程皮肤具有可行性和应用潜力。


其次,干细胞不仅仅可以通过细胞分化重建损伤的组织,而且具有免疫调节功能促进伤口愈合。昆明医科大学附属延安医院心脏大血管外科的李亚雄教授认为“干细胞治疗皮肤缺损:是未来研究的重点”。 


干细胞在皮肤缺损治疗上具有巨大潜力,其不仅可以重建损伤的组织,而且可以通过免疫调节及血管新生促进伤口愈合。间充质干细胞与其他种类干细胞相比拥有更大优势,近年来间充质干细胞应用于皮肤缺损修复的研究取得了令人满意的结果,成为目前最理想的细胞来源,也是未来研究的重点。


同时,间充质干细胞来源的外泌体因为含有多种细胞因子、趋化因子、生长因子等在皮肤组织修复中有重要作用。


外泌体中含有多种生物活性分子,如蛋白质、脂质、mRNAs及miRNA等,不同来源的外泌体其组分略有不同,在细胞间交流中作用不同。脐带来源MSCs的外泌体通过降低炎症、促进创伤部位血管生成及成纤维细胞的迁移等,促进创面的愈合过程。脂肪来源MSCs具有容易获取、高产量、高增殖、低免疫原性等特点,成为再生医学研究中的热点。


皮内前体细胞来源的外泌体在内皮损伤的早期阶段可以促进在内皮化,促进内皮细胞的增殖和迁移等。MSCs来源的外泌体或可考虑作为皮肤损伤修复治疗中的辅助手段,提高治疗效果。


展望


干细胞,尤其是间充质干细胞具有多向分化潜能和免疫调节作用,间充质干细胞不仅在皮肤损伤修复中分化成表皮、真皮参与皮肤组织的形成,而且其外泌体通过生物活性物质参与修复过程,抑制瘢痕组织形成。


干细胞治疗皮肤缺损修复具有广阔的应用前景,需要研究人员进行全方位的探索。今年郑州市第一人民医院的《人胎盘间充质干细胞治疗烧伤患者中厚供皮区创面的随机对照临床研究》项目完成备案,更多的临床结果值得期待!


参考文献:

[1] 贾晓明,张海军.皮肤移植的发展与应用[J].实用器官移植电子杂志,2019,7(4):254-256.

[2] 史明艳,高雪,杨学义, 等.构建具有毛囊结构的组织工程皮肤及移植研究[J].畜牧兽医学报,2019,50(10):2097-2104.

[3] 刘博宇,蒲磊,张应杰, 等.干细胞治疗皮肤缺损:是未来研究的重点[J].中国组织工程研究,2019,23(25):4082-4088.

[4] 骆瑜,王娟,彭友俭.间充质干细胞来源外泌体对皮肤组织修复作用的研究进展[J].中华创伤杂志,2019,35(9):860-864.

[5] 生物医学工程学进展——干细胞治疗烧伤



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