组织工程化皮肤重建皮肤功能的研究进展

随着组织工程学的兴起和发展，组织工程化皮肤的研究有可能成为解决这一难题的有效途径。自从Rheinwald和Green成功建立表皮细胞培养方法以来，表皮培养的技术方法有了很大改进；胶原海绵、无细胞异体或异种真皮基质等真皮替代物的研究使复合皮的建立成为可能；干细胞的研究、基因转染在皮肤工程学中的应用将使组织工程化皮肤的研究更加成熟；组织工程化皮肤的生产和应用，使其成为第一个商品化的、也时目前成功应用的组织工程化产品，并且可能成为皮肤缺损后愈合时间短、愈合后效果好、瘢痕轻的创面愈合方法，以达到皮肤结构和功能的恢复。     

组织工程化人工皮肤研究的新进展

目的:回顾组织工程化人工皮肤替代物的优缺点,展望其未来发展的趋势。资料来源:应用计算机检索Pubmed数据库2003-01/2006-08相关组织工程化人工皮肤替代物方面的文献,检索词“tissue engineering skin substitutes”,限定文献语言种类为English;同时计算机检索CNKI2000-01/2006-08相关组织工程化人工皮肤替代物方面的文献,检索词“组织工程化人工皮肤替代物”,并限定文献的语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取包括组织工程化人工皮肤替代物的文献,开始查找全文。纳入标准:与组织工程化人工皮肤相关的表皮、真皮及双层皮肤替代物的文献。排除标准:综述文献或重复的研究类文章。资料提炼:共检索到144篇关于组织工程化人工皮肤替代物的文献,最终纳入39篇符合标准的文献。资料综合:组织工程是再生医学研究的热点,人工皮肤是组织工程迄今为止最成功的产品之一,现已广泛应用于临床。本文从自体或异体培养的表皮片真皮替代物及含有表皮和真皮双层结构的皮肤替代物等方面对该领域的最新研究现状进行综述,并探讨了相应组织工程皮肤的应用情况,分析了组织工程化人工皮肤目前存在的问题及未来应用前景。结论:随着种子细胞和支架材料等的不断完善,组织工程化人工皮肤替代物的基础研究和临床应用的未来前景将会更加丰富和广泛。     

皮肤组织工程学研究中的新技术和新方法

皮肤组织工程学是一门新兴学科,应用皮肤组织工程学技术产生的皮肤替代物主要有人工表皮、人工真皮和人工复合皮.人工表皮主要利用角朊细胞构建细胞膜片,但存在着比较脆弱、容易破溃的缺点;人工真皮由人工支架和成纤维细胞构成,虽具有一定的弹性和韧度,但抗感染能力较差;人工复合皮包括了表皮和真皮成分,结构上同天然皮肤近似,基本上具有了正常皮肤的功能,初步临床应用显示了极好的生物特性.新技术和新方法(尤其是干细胞技术和基因转染技术)的应用,将为皮肤组织工程技术注入新的活力和希望.     

组织工程皮肤的研究与进展

背景:在因烧伤或外伤造成的大面积皮肤缺损的病例中,组织工程化皮肤为其提供了新的治疗方向,因此,研究皮肤组织工程的相关种子细胞及支架具有重要意义,已成为当今的研究热点。资料来源:应用计算机检索Pubmed数据库1990-01/2007-01有关皮肤组织工程的文章,检索词“tissue engineered skin,stem cell”,限定文章语言种类为English。同时应用计算机检索中国期刊全文数据库、万方数据1994-01/2007-01期间的相关文章,检索词“皮肤组织工程,皮肤干细胞”,限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取符合研究要求的相关文章全文。纳入标准:①有关皮肤组织工程种子细胞的研究。②有关皮肤组织工程支架的研究。排除标准:重复或类似的同一研究、Meta分析、或个案报道等。资料提炼:共收集到97篇有关皮肤组织工程的文章,排除重复或类似的同一研究,69篇符合研究要求。资料综合:组织工程学的发展为皮肤移植治疗大面积皮肤缺损提供了新的发展方向,使其克服了原有的皮肤供区不足、免疫排斥、传播疾病等各种问题。①皮肤种子细胞:胚胎干细胞及多种成体干细胞均可作为组织工程化皮肤的种子细胞,其中皮肤干细胞成为首选,将其种于生物支架上,可以获得临床所需的表皮、真皮及复合皮肤。②表皮替代物的研究现状。③目前各种真皮替代物的制作方法。④复合人工皮肤的研究方向。⑤现在各种技术仍不够成熟,大范围临床应用始终面临许多问题,但组织工程化皮肤已成为研究者的工作重点。结论:组织工程化皮肤是治疗大面积皮肤缺损的最佳方案,具有广阔的临床应用前景,随着生命科学、手术技术、材料科学以及诸多相关学科的飞速发展,一种功能与外形近乎正常皮肤的组织工程化皮肤既可实现。     

组织工程化人工皮肤的构建与应用

目的探讨组织工程化人工皮肤的构建与应用。方法无血清培养人原代表皮细胞,接种于经桂枝汤浸泡的异种真皮,进行复合移植。结果人原代表皮细胞在无血清培养下生长增殖较好;桂枝汤浸泡的异种真皮存活时间明显延长;复合移植于烧伤创面上皮片获成活。结论人表皮细胞和经桂枝汤浸泡的异种真皮复合移植可作为一种新的皮肤代用品。     

组织工程皮肤修复皮肤缺损成功率与手术方法的相关性

背景:皮肤缺损的常规修复方法多采用自体皮肤移植,需要健康供皮区且会遗留不同程度的瘢痕畸形。组织工程皮肤的成功构建并应用于临床,标志着皮肤缺损治疗的重大突破。目的:通过组织工程皮肤修复皮肤缺损,分析手术方法与愈合率的关系,为组织工程皮肤的临床应用提供实验依据。设计:随机对照观察。单位:解放军第四军医大学口腔医学院口腔颌面外科,组织病理学教研室,组织工程实验中心。材料:实验于2003-10/2004-03在解放军第四军医大学口腔医学院口腔组织工程实验中心完成。选用2.5～3月龄健康清洁级约克猪6只,随机分为3组:组织工程全层组、组织工程真皮 自体表皮组、自体移植组,2只/。每只猪制作8个直径50mm的圆形皮肤缺损创面,16个创组面/组,共48个创面。方法:①制备组织工程全层皮肤和组织工程真皮。②组织工程全层组:沿画线自脂肪层切除全厚皮肤,彻底止血,以湿生理盐水纱布覆盖创面备用,此时取出组织工程全层皮肤并于组织工程皮肤上均匀打引流孔以利引流,用生理盐水冲去组织工程皮肤表面的培养液,使表皮层向上平铺于创面上,注意与创面间不能产生气泡。其上分别覆盖单层油纱布,生理盐水纱布、无菌干纱布、弹性海绵垫,每层厚度约为3～5mm,常规打包包扎,最后再以弹性绷带加压包扎。③组织工程真皮 自体表皮组:以同样方法切除全厚皮肤,将取下的皮肤用取皮鼓反取厚约0.1～0.2mm的刃厚表皮泡于生理盐水中备用。以同样方法取出处理组织工程真皮后覆盖于创面上,即刻覆盖自体刃厚表皮。其余处理同组织工程全层组。④自体移植组:切除全厚皮肤并去除脂肪组织后,回植于自体创面,覆盖各层敷料,加压包扎。⑤每次换药打开创面时,移植皮肤无感染、坏死、脱落且直径不小于3mm即为成活,否则即为失败。于术后4周统计各组创面成活率。主要观察指标:术后4周各组移植皮肤成活情况。结果:术后4周时,组织工程全层组移植皮肤成活率75%,组织工程真皮 自体表皮组移植皮肤成活率87%,自体移植组移植皮肤成活率94%,3组比较基本相似(χ2=2.34,P>0.05)。结论:组织工程皮肤移植修复皮肤缺损的效果与自体表皮移植接近,证明组织工程皮肤修复皮肤缺损是可行的。     

静脉溃疡病人愈合后皮肤结构变化的超声随访观察

目的观察静脉溃疡愈合后皮肤的超声结构,以探讨创面的愈合质量。方法应用皮肤超声仪检测静脉溃疡病人愈合后形成的瘢痕表皮及真皮的厚度,并分析真皮中的低回声区像素(LEPs)。结果与正常皮肤比较,静脉溃疡愈合后的瘢痕的平均表皮厚度显著增加(P<0.01),平均真皮厚度则显著降低(P<0.01),而真皮中LEPs的数量及分布均无明显变化。皮肤的回声参数与创面愈合时间、创面大小、创面存在时间及病人年龄均无显著的相关性。结论静脉溃疡创面愈合后,真皮中液体的数量及分布无显著改变,表明愈合后水肿得到了控制。     

组织工程皮肤移植过程中白细胞介素10和肿瘤坏死因子α的表达

背景:白细胞介素10和肿瘤坏死因子α在异体异种皮肤移植局部免疫与排斥反应中发挥了重要作用.但在组织工程人工皮肤移植过程中局部皮肤组织内白细胞介素10和肿瘤坏死因子α的表达情况目前尚不清楚.目的:采用表皮干细胞联合脱细胞真皮构建人工皮肤并移植修复兔全层皮肤缺损创面,观察创面修复效果和局部皮肤组织白介素10与肿瘤坏死因子α的表达变化.方法:将体外培养的人表皮干细胞或角质细胞接种到脱细胞真皮支架中,构建组织工程人工皮肤;取新西兰白兔常规制作背部全层皮肤缺损创面随机分为4组,表皮干细胞组、角质细胞组用含表皮干细胞或角质细胞的组织工程皮肤移植于皮肤缺损创面;脱细胞真皮组移植单纯脱细胞真皮;对照组创面空置.观察刨面修复情况,局部炎症反应,创面愈合时间.各组分别于术后7d在部分创而取材观察组织形态和白细胞介素10与肿瘤坏死因子α表达.结果与结论:含表皮干细胞的人工皮肤移植后创面愈合良好,局部炎症反应轻微,无出血、积脓、坏死,创面愈合时间较角质细胞组明显缩短.白细胞介素10在各组均有表达,其中表皮干细胞组表达最强,角质细胞组次之,脱细胞真皮组和对照组最弱.肿瘤坏死因子α在各组也均有表达,其中角质细胞组表达最强,表皮干细胞组次之,脱细胞真皮组和对照组较弱.说明以表皮干细胞作为种子细胞联合脱细胞真皮构建人工皮肤可用有效促进皮肤缺损创面的修复治疗,创面修复过程中局部皮肤组织内白细胞介素10和肿瘤坏死因子的表达变化可能是其取得较好效果的主要机制之一.     

组织工程化人工皮肤的构建与应用

目的 探讨组织工程化人工皮肤的构建与应用。方法 无血清培养人原代表内细胞，接种于经桂枝汤浸泡的异种真皮，进行复合移植。结果 人原代表皮细胞在无血清培养下生长增殖较好；桂枝汤浸泡的异种真皮存时间明显延长；复合移植于烧伤创面上皮片获成活。结论 人表皮细胞和经桂枝汤浸泡的异种真皮复合移植可作为一种新的皮肤代用品。     

正常人皮肤表皮干细胞定位特征对修复皮肤创伤的意义

目的:研究正常人皮肤中表皮干细胞的定位特征,探讨表皮干细胞与烧伤创面愈合的关系。方法:在需手术治疗的患者身上获取正常皮肤组织共24例,用α2、β1整合素和K10角蛋白作为第一抗体标记表皮干细胞,采用LSAB免疫组化方法研究皮肤中的表皮干细胞的表达位置。结果:分化高的K10阳性细胞分布于除表皮基底层以外的所有基底上层包括角质层、透明层、颗粒细胞层和棘细胞层的细胞中,而阴性染色区域则集中于表皮基底层。说明表皮基底层细胞不表达K10角蛋白;而α2、β1整合素阳性细胞位于基底膜上、邻接真皮的基底层,呈波浪状,起伏不平分布,同时在头皮的真皮网状层、毛囊末端底部及汗腺周围也发现有阳性细胞。而阴性染色细胞则位于基底层以上的表皮细胞。结论:表皮基底层、毛囊及汗腺周围中存在的表皮干细胞可能与皮肤创伤的修复有关,不同创面中残存的表皮干细胞可能是创伤修复过程中再上皮化的细胞来源,这提示对残存的表皮干细胞的保护、激活、促进其增殖和分化是研究促进创面愈合的关键,从而可以部分阐明创伤愈合的机制。     

Tissue-engineered skin substitutes

The last two years have seen new tissue-engineered skin substitutes come onto the market and begin to resolve the various roles to which each is best suited. It is becoming evident that some of the very expensive cell-based products have cost-benefit advantage despite their high price and are valuable within the restricted applications for which they are intended. The use of skin substitutes for testing purposes has extended from epidermal keratinocytes to other integumentary epithelia and into preparations containing multiple cell types in which reactions resulting from paracrine interactions can be examined. Challenges remain in the application of gene therapy techniques to skin substitutes, both the control of transgene expression and in the selection of suitable genes to transfect. A coming challenge is the production of tissue-engineered products without the use of animal products other than human cells. A challenge that may be diminishing is the importance of acute rejection of allogeneic tissue-engineered skin substitutes.     

功能性组织工程皮肤附属物再生对排汗和新陈代谢的意义

背景：排汗可将一些溶解于汗液的代谢产物带出体外,在排泄中起辅助作用。现代医学目前还无法恢复严重创伤或烧伤患者的汗腺,如何解决皮肤汗腺的再生及如何培养具有皮肤附属物的“功能性组织工程皮肤”问题已成为当今医学研究中的热点。目的：探讨机体的新陈代谢、汗液的代谢方式,分析组织工程皮肤功能性附属物汗腺再生研究的现状。方法：收集组织工程皮肤功能性附属物再生,特别是排汗的相关研究,分析机体的新陈代谢与排泄方式,汗液代谢的物质和方式,以及目前组织工程皮肤附属物汗腺再生研究的现状。结果与结论：汗液作为排泄系统中重要的一员在维持机体内部的动态平衡,防止代谢产物对身体的损害方面具有不可忽视的地位。理想的功能性组织工程皮肤应具有分泌汗液、排泄废物、调节体温和维持皮肤动态平衡的作用,在大面积烧伤后皮肤创伤修复和重建过程中起着至关重要的作用。已有研究将干细胞与汗腺细胞进行共培养,然后移植到瘢痕创面上进行重建汗腺组织,取得了一定的成功。     

组织工程皮肤的血管化策略和未来方向

皮肤组织工程是修复重建外科中快速发展且相对成熟的领域,通过人造皮肤替代物的植入,能促进伤口快速愈合,防止体液丢失和感染。然而目前尚无具备完整生物学性能的完美人工皮肤产品,主要存在以下问题:缺乏皮肤附属结构如毛囊、皮脂腺及神经,生物相容性及生物力学性能欠佳、植入后无法快速血管化、感染、疤痕形成等,皮肤移植后的早期阶段营养物质供应及废物的排泄问题。所以快速血管化是组织工程皮肤存活的关键,目前各项基础研究致力于组织工程皮肤的快速血管形成策略,从血管形成微环境出发,包括支架方面、细胞方面、基因方面及其他新兴技术,这里将对此类研究展开综述。     

以脂肪源性干细胞膜片构建组织工程皮肤

背景：细胞膜片技术以细胞自分泌的透明质酸及胶原蛋白做为内源性支架,能消除外源性支架的各种弊端。人脂肪源性干细胞结合细胞膜片技术用于全层皮肤缺损成为当前的研究热点。目的：综述脂肪源性干细胞膜片研究现状及进展。方法：计算机检索维普、PubMed数据库中1993年1月至2014年4月关于脂肪源性干细胞、细胞膜片技术及皮肤组织工程相关文章。在关键词中以“脂肪源性干细胞,创面愈合,组织工程皮肤,细胞膜片”或“adipose-derived stem cel , wound healing, tissue-engineered skin, cel sheet”为检索词进行检索。最终选择27篇文献进行分析。结果与结论：来源于人废弃脂肪组织的脂肪干细胞具有成体干细胞的多向分化潜能和免疫相容性,可理想的用于再生医学。细胞膜片技术与传统的外源性可降解材料支架构建的组织相比具有多种优势。脂肪源性干细胞结合细胞膜片技术相结合,有利于组织血管化,能从多个方面促进创面愈合,其所分泌的细胞外基质层能提供适宜于细胞分化和生长的微环境,对全层皮肤缺损创面愈合具有正调控作用,可望构建真正的3-D化组织工程皮肤。     

羊膜上皮细胞和羊膜间充质干细胞构建组织工程皮肤

背景：由于人胎盘来源的间充质干细胞具有多方面的优点,近年来已成为干细胞研究的热点。目的：分析鉴定羊膜间充质干细胞和羊膜上皮细胞的生物学特性,探讨其作为皮肤种子细胞在三维气液培养构建组织工程皮肤中的应用情况。方法：用胰酶胶原酶多步消化法获取羊膜间充质干细胞和羊膜上皮细胞,通过流式细胞术、反转录-聚合酶链反应和免疫荧光染色技术,鉴定两种细胞的表面分子标记、干细胞特性、与皮肤角质形成细胞的相似性,并利用两种细胞为种子细胞以鼠Ⅰ型胶原为基质进行三维气液培养。结果与结论：①流式细胞术检测体外培养羊膜间充质干细胞和羊膜上皮细胞均高表达CD90、CD73、CDl05,不表达造血干细胞标志CD34以及MHC-Ⅱ类分子HLA-DR。②反转录聚合酶链反应检测到羊膜间充质干细胞表达干细胞特性基因CMCY和NANOG,羊膜上皮细胞表达干细胞特性基因CMCY和KLF4,两种细胞均有干细胞特性。③反转录-聚合酶链反应检测羊膜间充质干细胞表达皮肤角质形成细胞特性基因K19、β1-integrin、K8,羊膜上皮细胞表达K19、β1-integrin、K5、K8,免疫荧光染色见羊膜上皮细胞表达与角质形成细胞增殖相关的的特性蛋白K14,说明羊膜上皮细胞与皮肤角质形成细胞更具相似性,在特定条件下更易于分化为皮肤角质形成细胞。④利用两种细胞成功构建组织工程皮肤,苏木精-伊红染色切片显示其具有一定的皮肤结构,且羊膜上皮细胞发生了初步分化。以上结果说明羊膜间充质干细胞与羊膜上皮细胞通过三维培养构建人皮肤组织是可行的。     

组织工程化人工皮肤胶原蛋白和蛋白多糖的代谢

背景:真皮的细胞外基质由胶原蛋白、弹性蛋白和其他基质成份组成。组织工程化人工皮肤作为一种体外皮肤模型应当具有合成、分泌和分解细胞外基质功能。目的:观察组织工程化人工皮肤胶原蛋白和蛋白多糖的代谢。设计:单一样本观察。单位:北京大学深圳医院皮肤科。材料:转铁蛋白;胰蛋白酶;3H-脯氨酸;天狼星红等。方法:实验于2000-06/2004-12在北京大学深圳医院皮肤科和吉林大学再生医学科学研究所完成。①参照文献进行组织工程化人工皮肤的制备。②3H-脯氨酸掺入法测定组织工程化人工皮肤合成胶原蛋白能力,于培养第1,2和3周的人工皮肤培养板孔中,分别加入3H-脯氨酸,培养4h,并与天然皮肤做对照。③苦味酸-天狼星红染色观察组织工程化人工皮肤合成、分泌胶原蛋白的功能;AB-PAS染色测定组织工程化人工皮肤合成、分泌蛋白多糖功能;均于培养第1,2,3,4和6周进行观察。主要观察指标:①组织工程化人工皮肤合成、分泌蛋白多糖测定结果。②组织工程化人工皮肤合成、分泌胶原蛋白的功能。③3H-脯氨酸掺入实验结果。结果:①培养第7,14天的组织工程化人工皮肤3H-脯氨酸掺入值与天然皮肤相近,培养第21天的组织工程化人工皮肤3H-脯氨酸掺入值明显高于天然皮肤。②培养的组织工程化人工皮肤,在偏振光显微镜下可见到有成束的红色双折光物质和细的绿色双折光物质。单纯基质网架只见到红色双折光物质。③培养第1,2周的组织工程化人工皮肤Ab-PAS染色阴性,单纯网架Ab-PAS染色呈阴性,培养第3～6周的组织工程化人工皮肤Ab-PAS染色阳性。结论:构建的组织工程化人工皮肤具有合成、分泌细胞外基质胶原蛋白和蛋白多糖的功能。     

Understanding the structure and function of the skin

The skin is the body's largest organ. It measures about 1.5-2 m2 in adults and weighs about 15 per cent of total body weight. It is home to up to three million micro-organisms per cm2, which feed on its scales and secretions. Understanding this fascinating organ's functions will help us to assess patients' skin and evaluate its potential for healing following injury or disease.     

Dendritic epidermal T cells regulate skin antimicrobial barrier function

The epidermis, the outer layer of the skin, forms a physical and antimicrobial shield to protect the body from environmental threats. Skin injury severely compromises the epidermal barrier and requires immediate repair. Dendritic epidermal T cells (DETC) reside in the murine epidermis where they sense skin injury and serve as regulators and orchestrators of immune responses. Here, we determined that TCR stimulation and skin injury induces IL-17A production by a subset of DETC. This subset of IL-17A–producing DETC was distinct from IFN-γ producers, despite similar surface marker profiles. Functionally, blocking IL-17A or genetic deletion of IL-17A resulted in delayed wound closure in animals. Skin organ cultures from Tcrd^–/–, which lack DETC, and Il17a^–/– mice both exhibited wound-healing defects. Wound healing was fully restored by the addition of WT DETC, but only partially restored by IL-17A–deficient DETC, demonstrating the importance of IL-17A to wound healing. Following skin injury, DETC-derived IL-17A induced expression of multiple host-defense molecules in epidermal keratinocytes to promote healing. Together, these data provide a mechanistic link between IL-17A production by DETC, host-defense, and wound-healing responses in the skin. These findings establish a critical and unique role of IL-17A–producing DETC in epidermal barrier function and wound healing.