肌腱移植材料的研究进展

【摘要】  肌腱移植是重建毁损肌腱功能的主要手段。目前用于肌腱移植的材料有自体肌腱、同种异体肌腱、异种异体肌腱、人工肌腱、组织工程化肌腱。本文综述这些材料的研究进展，着重探讨肌腱材料的制备方法，指出在肌腱制备各方法中，去细胞法可以较为彻底地去除肌腱抗原成分，为消除异基因肌腱移植排斥反应开辟了一条更为确实的途径。

【关键词】  肌腱损伤　移植　材料　脱细胞

　　 Research progress of materials for tendon transplantation

　　LENG Yuanxi,LIN Yueqiu,RUAN Mo,et al.

　　The Affiliated Orthopedic Hospital,Kunming Gereral Hospital of Chinese Peaple's Liberation Army,Kunming Yunnan 650032,China
   
　　Abstract：For function renconstuction of damaged tendons,tendon transplantation is the primary method.Tendons from autograft,allograft,xenograft,artificiality,tissue engineering comprise the mainly materials used for tendon transplantat now.This paper reviews the research progresses in these materials,focusing on the different preparation methods of tendon materials,pointing out that the method of preparing the accllular tendons could thoroughly remove antigen in/on tendon cells,and that this technique provides a more dependable avenue for the elimination of tendon xenograft rejection.
   
　　Key words：tendon injury;  transplantation;  material;  accellular

　　肌腱毁损伤是一个十分常见而又棘手的外科难题，目前临床用于肌腱移植的材料主要有以下几类：自体肌腱、同种异体肌腱、人工肌腱和组织工程化肌腱。理想的肌腱移植材料应具有组织相容性好、移植排斥反应轻、生物力学性能强、能提供良好的“桥梁”作用、材料能被宿主吸收且被吸收过程与宿主细胞爬行替代过程同步。然而，到目前为止，还没有任何肌腱移植材料达到这种理性的标准。近年来有学者提出用化学方法去除肌腱细胞，为理想肌腱材料的开发提供了一条新的思路和途径。本文综述肌腱移植的研究现状，着重探讨肌腱制备的新方法、新思路。

　　1  自体肌腱

  　  除游离肌腱移植外，采用带血供的自体肌腱转位修复在临床上应用已久，它具有不需重建血供、移植后不易变形、黏连轻、愈合快和抗拉力强的优点，常用于在肌腱床瘢痕组织的部位进行移植。但自体肌腱来源有限，如切取过多会引起供区功能障碍，且延长了手术时间，术后可出现供区疼痛、肌肉萎缩、肌腱炎［1］。

　　2  同种异体肌腱

    　同种异体肌腱是临床应用最多的肌腱移植材料。目前，异体肌腱制备的方法可归为两大类：深低温处理肌腱和化学处理肌腱，前者以物理方法为主，后者以化学药物处理为主。(1)深低温处理肌腱：其机制可能是在降、复温过程中由于冰晶的形成破坏细胞MHC抗原结构，从而降低了腱细胞的抗原性。这种方法尽管使腱细胞抗原物质遭到破坏、变性，但这些变性的抗原成分还是没有消除，没有发生量的变化，仍有弱的免疫原性。徐光辉等［2］建立兔跟腱缺损的修复模型，术后不同时期同时对同种异体肌腱修复组和自体肌腱修复组进行观察，发现实验组和对照组组织学和生物力学性能无统计学差异。(2)化学方法处理肌腱，可分为3类：①药物浸泡肌腱：药物主要有戊二醛丝裂霉素、三氯甲烷／甲醇混合液、脱氧鸟苷培养液、95％乙醇等，其原理也是使腱细胞抗原变性从而降低了腱细胞的免疫原性；②重组a-半乳糖酶去抗原法［3］：依次将新鲜肌腱冷冻、解冻、脉冲式灌洗、重组a-半乳糖酶去除肌腱膜上半乳糖抗原、0.1％戊二醛浸泡12 h使胶原适当交联、甘氨酸中和残存戊二醛、置入密封容器后立即用17.8 kGy电子束灭菌、储存于-70°冰箱中直到使用；③去细胞处理方法：Cartmell、Dunn［4］研究了磷酸三丁酯(TBP)与十二烷基硫酸钠(SDS)的去细胞方法。结果用SDS去细胞可达90％，用TBP达84％，但TBP处理的韧带更有利于细胞增殖及长入。梁黎明等［5］rypsinTriton法处理肌腱：依次用5％Trypsin溶液浸泡、37°水浴恒温震荡器上消化6 h、0.5 Triton X100浸泡50 h、超声波清洗机中震荡洗涤、75％的酒精浸泡30 min、磷酸盐缓冲溶液震荡漂洗、袋装密封后用60Co照射消毒、储于冰箱备用。这种方法去除细胞抗原彻底，处理后的肌腱几乎不残留细胞抗原成分，且保留了因子如bFGF、VEGF的生物活性。

　　3  异种异体肌腱

   　 异种异体肌腱制备、保存方法及修复方式大体同异体肌腱。左新成［6］研究发现：肌腱移植早期以细胞免疫为主，晚期仅有体液免疫参与。2007年，Kevin［3］用重组a-半乳糖酶去除猪韧带半乳糖抗原，移植修复恒河猴ACL发现移植肌腱以韧带化相似的机制逐渐塑型，机械力学与自体肌腱远期评估没有差别。同年，Kevin［7］用同样方法处理猪髌腱，移植修复6位ACL损伤的患者，结果：在6位移植患者中有5位成功，并且均通过了所有的功能稳定性评估；酶联免疫试验检测到6位实验患者都产生多种抗猪异基因蛋白非半乳糖抗体，术后2～6个月高峰，2年后消失。

　　4  人工肌腱
     
　　人工肌腱材料主要有尼龙、碳纤维、涤纶、聚酯纤维、头发。它们具有良好的生物相容性和不活泼性、可降解性。碳纤维能诱导宿主腱细胞快速腱化。人发角蛋白人工肌腱(HHKAT)植入受体后也被逐渐降解、吸收，缝合部位能够腱性愈合。Richmond JC等［8］对855种合成材料韧带进行了长达15年的随访，发现均未取得满意结果。主要缺点有：被腱化时间长或不被腱化、腱化与吸收过程不同步、术后易粘连、力学强度不够等。

　　5  组织工程化肌腱

   　 近年来，利用细胞生物学、分子生物学及生物材料学技术构建组织工程复合物一直是肌腱移植材料的研究热点。

　　5.1  肌腱种子细胞及细胞外基质

  　  肌腱按种子细胞来源有分离纯化肌腱组织细胞、胚胎干细胞和骨髓基质干细胞(BMSCs)。后者已经成为骨、肌腱和肌肉等多种间充质细胞的前体。细胞外基质(ECM)是种子细胞的载体［9］，起“桥梁“和“支架”作用，还可将调节分子加入ECM中或根据机械应力释放生长因子［10］，用于肌腱ECM组织工程生物材料主要有合成的高分子生物材料：聚乳酸(PLA)和聚羟基乙酸(PGA)等具有良好的生物相容性；天然高分子及无机物：如胶原纤维、B-磷酸三钙、羟基磷灰石等一般都无毒、亲水、生物相容性及细胞亲和性好，缺点是质量受产地、原料来源等影响、重复性差、强度和加工性能不够。纳米纤维材料可以模拟细胞外基质的结构和功能，作为肌腱组织工程的支架有明显的优越性；基因转染技术可克服外源性细胞因子在肌腱修复处作用短暂的不足，不过，这两项研究还处于启蒙阶段［１１］，腱组织工程的前景令人鼓舞，但仍面临诸多挑战，需进一步研究。近年来一种引人注目的天然的细胞外基质是猪小肠粘膜下层(SIS)组织，来源于特种健康猪的小肠，经过氧乙酸及酒精洗涤浸泡，再加工成25层SIS组成的压层材料。Derwin［12］立SIS修复狗屈趾肌腱滑膜内缺损模型，发现在术后第6周移植的SIS表面有宿主细胞、新生血管长入及波浪形组织形成。Theodore［13］SIS在张力下修复山羊岗下肌腱缺损，发现SIS能促进肌腱早期修复，增加肌腱修复的强度。Hilary［14］首次将SIS应用于25例肩袖损伤患者，均给予清创后即植入SIS，结果每位患者在术后平均13 d有一个非特异性炎症反应。

　　5.2  肌腱细胞与ECM复合的研究

　　人工合成肌腱移植因大多数材料如PGA、PLA亲和性弱，细胞在其表面不能很好地粘附及生长。因为这些支架材料缺乏正常肌腱赖以存活的细胞因子，包括纤维黏连蛋、层黏连蛋白、黏多糖，这些生物活性分子能促进血管的生成和细胞增殖，促进胶原合成［15］。有人研究结合两类生物材料优点，按不同比例制成细胞支架，与肌腱细胞联合体外培养，使之可以成为一种有生命活性的组织工程肌腱［16］。Tanaka［17］种子细胞种植在由胶原纤维制成的胶状物中，然后将胶状物涂在一种名叫生物陶瓷的B-磷酸三钙块状物表面上，再用于修复骨、肌腱等，并在兔肌腱缺损的模型中观察到基质的吸收、种子细胞的生长，但是修复作用弱，不彻底。组织工程肌腱技术是一项系统工程，要真正走向临床尚面临着诸多挑战，细胞老化、免疫排斥反应、支架材料降解与细胞功能同步化、组织工程产品的标准化等问题的解决任重而道远。

　　6 总 结

   　 肌腱是一种血供少、细胞比重少、抗原性低的致密性结缔组织。抗原物主要存在于肌腱细胞上。因此，彻底去除腱细胞抗原成分是异种或异体移植成功的关键。近年来，国内外学者研究了一些新的处理肌腱方法。本文对各种方法特点总结归纳，根据理化因素的侧重不同把它们归为两大类：深低温处理肌腱和化学处理肌腱，前者以物理方法为主，后者以化学药物处理为主。后者又根据处理对象差异分为三小类：药物浸泡、重组a-半乳糖酶去抗原、去细胞法。

    　理论上，不管是异种还是异体肌腱移植，移植物所有成分对宿主都是异物、是抗原，这是由哺乳动物组织相容性复合体决定的。移植排斥反应起主要作用的是a半乳糖抗原，其他抗原统称为非半乳糖抗原，非半乳糖抗原也引起排斥反应，Kevin［7］在异种异体移植临床实验中用酶联免疫监测到这些抗非半乳糖抗原抗体。宿主抗非半乳糖抗原的排斥反应高峰在移植术后2～6个月出现，约2年才消失。然而，异体肌腱移植后的排斥反应、粘连及转归情况，尚需动物实验及临床研究做进一步观察和验证。

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作者单位：成都军区昆明总医院附属骨科医院，云南 昆明 650032