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二十世纪四十年代,Rotth和Sorsby首次将羊膜移植应用到眼表手术,证实了羊膜移植能够治疗眼表损伤,但由于缺乏对羊膜生理的深入认识,羊膜在眼科的应用没有能够普及。直到1995年,Kim和Tseng等再次将羊膜用于眼表化学伤的动物实验研究,发现羊膜可以促进兔的眼表上皮细胞贴附、生长以及分化成终末细胞并维持该细胞形态,减少上皮细胞凋亡。随后大量的研究开始深入探讨羊膜的作用机制,发现羊膜还具有降低炎症反应,减少瘢痕形成以及抑制新生血管等作用。羊膜在眼科临床的应用得以迅速推广和普及。
目前,羊膜在眼科的应用总体上有三类方法:第一类是将羊膜作为眼表面的一种敷料,贴附在受损的眼表面,以促进眼表面损伤的修复;第二类是将羊膜作为眼表组织修复的移植替代物,用于受损的结膜或角膜区域,修复组织缺损,并提供损伤区周边结膜或角膜上皮生长的微环境及支持物;第三类是将羊膜作为角膜或结膜上皮细胞体外培养的载体,用于构建组织工程角膜或结膜上皮。
在羊膜的保存及应用过程中,羊膜组织可以根据需要进行一定处理,如脱水处理去除羊膜的上皮细胞或基质细胞的处理等。在上述第一、二类应用中,一般使用完整的冷冻保存的羊膜组织,或脱水后室温保存的羊膜组织。在第三类应用中,有研究使用去上皮的羊膜(denuded amniotic membrane,dAM),也有使用完整羊膜(intact amniotic membrane,iAM)。并有研究将dAM和iAM进行了对比,发现角膜缘组织块在iAM上进行体外培养时,构建的组织工程角膜上皮比在dAM上表现更好的基底膜形成和更低的角膜上皮分化状态,但角膜上皮细胞在dAM上的迁移速度要比在iAM上快。到目前为止,还没有研究探讨这两种形式的羊膜在体内应用时治疗效果的差异。
本研究应用新西兰兔结膜缺损动物模型,观察iAM及dAM两种羊膜在眼表重建手术中应用后组织塑型的差异;并在临床翼状胬肉患者手术中分别进行这两种羊膜移植以修复结膜缺损,观察这两种羊膜移植术后结膜上皮的愈合情况。
目的:比较完整羊膜及去上皮羊膜在兔以及人结膜缺损修复术后结膜上皮的愈合以及手术局部的组织再塑型。
方法:选取18只成年雄性新西兰白兔,麻醉后剪除角膜缘颞上方5mm×5mm大小的结膜组织,随后移植等大的羊膜组织,右眼移植完整羊膜(iAM),左眼移植去上皮羊膜(dAM)。术后裂隙灯观察手术区域的炎症反应,并通过荧光素钠染色观察兔结膜上皮愈合情况。术后不同时间点处死实验兔,取术区组织,免疫荧光染色检测人羊膜组织基底膜成分Ⅶ型胶原,上皮角蛋白K19及K12,纤维母细胞标志物α-SMA的表达情况,以及巨噬细胞浸润情况;行PAS染色观察杯状细胞分化情况。在此基础上,我们选择病变程度相近的翼状胬肉患者18只眼,随机分为两组,在实施翼状胬肉切除后,行iAM或dAM移植,术后观察结膜上皮愈合情况。
结果:兔羊膜移植术后的荧光染色结果显示,dAM移植组角膜缘以及结膜上皮修复的速度均明显快于iAM移植组。H&E染色显示,术后4天dAM组的角膜缘及结膜新生上皮出现明显复层化,而iAM组仍以单层上皮细胞为主。组织切片的PAS染色结果显示,术后4天两组术区结膜均未见杯状细胞,在第5天时dAM组术区新生上皮开始出现杯状细胞,术后两周时全术区均存在杯状细胞,其数量和形态与正常结膜组织相似;而iAM组的术区新生上皮中的杯状细胞在术后第3周才开始出现,数量明显低于其自身非术区正常结膜组织。
免疫荧光染色结果显示,术后5天内,两组植片中均见人羊膜组织基底膜vn型胶原阳性染色;术后2周时,dAM组术区组织中人羊膜基底膜Ⅶ型胶原染色阴性,而iAM组仍见阳性染色,其形态呈波浪状,位于上皮下的基质层内;术后3周仍有表达,但较2周时明显减弱。巨噬细胞特异性抗体MAC387免疫荧光染色显示,iAM组术后第5天时修复的上皮下基质中开始出现巨噬细胞浸润,并在2至3周内逐渐增多;然而在dAM组,术后2周时修复的上皮下基质中才出现MAC387阳性染色细胞,其数量在2周及3周时间点均明显少于iAM组。α-SMA免疫荧光染色结果示,术后第2周时,iAM组术区基质开始出现α-SMA阳性细胞,术后3周时表达明显增强,而dAM组术区的基质在整个观测时间范围内均未见α-SMA阳性表达。上皮细胞角蛋白K12和角蛋白K19的免疫荧光染色结果显示两组无明显差异。
翼状胬肉切除联合iAM或dAM移植术后,结膜荧光素染色结果显示,行dAM移植者术区结膜上皮在7天内完全愈合,而行iAM移植者术后结膜上皮愈合需要10至14天,两组具有显著性差异(p<0.05)。
结论:相比较于完整羊膜,使用去上皮羊膜进行眼表重建时,可以加速结膜上皮的修复以及杯状细胞的分化,减轻结膜上皮修复过程中的炎症细胞浸润,减少结膜组织再塑型过程中的瘢痕形成。去上皮羊膜可以作为一种新的组织工程材料用于眼表面重建治疗。