前言：本站為你精心整理了細(xì)胞技術(shù)在泌尿系統(tǒng)疾病中治療應(yīng)用范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價(jià)值，我們的客服老師可以幫助你提供個(gè)性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要：細(xì)胞膜片技術(shù)是一種無支架的組織工程技術(shù)，主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞的培養(yǎng)溫度獲取連接緊密的活細(xì)胞組織片與自分泌的細(xì)胞外基質(zhì)，可以完整保留細(xì)胞表面的關(guān)鍵蛋白，如離子通道、生長(zhǎng)因子受體、細(xì)胞間連接蛋白。由于無需外源支架材料，能夠避免排異及倫理等問題，可有效彌補(bǔ)現(xiàn)有修復(fù)材料的不足。通過檢索近5年的國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜片被廣泛應(yīng)用于泌尿系統(tǒng)疾病的治療中，其具有獨(dú)特的臨床轉(zhuǎn)化前景，但截止目前尚未見相關(guān)主題的綜述。細(xì)胞膜片在尿道與膀胱的修復(fù)、急慢性腎損傷、充盈性尿失禁等疾病中被證實(shí)有良好的治療效果，但是缺乏進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)研究。目前尚未檢索到利用細(xì)胞膜片修復(fù)輸尿管的研究報(bào)道。此外，在細(xì)胞膜片應(yīng)用于臨床之后即將面臨細(xì)胞膜片的培養(yǎng)周期較長(zhǎng)與擇期手術(shù)的矛盾以及產(chǎn)業(yè)化問題。將來如何妥善保存成熟的細(xì)胞膜片以做到隨取隨用也是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的研究方向。

關(guān)鍵詞：細(xì)胞膜片；組織工程；尿道修復(fù)；膀胱修復(fù)；尿失禁；腎損傷細(xì)胞膜片技術(shù)（cellsheettechnology，CST）

目前主要被應(yīng)用于組織工程修復(fù)領(lǐng)域，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景[1,2]。近年來，利用質(zhì)粒轉(zhuǎn)染、基因編輯等技術(shù)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行改性后培養(yǎng)成細(xì)胞膜片，從而加強(qiáng)了其因子分泌功能或使其分泌新的細(xì)胞因子，也進(jìn)一步拓展了細(xì)胞膜片的治療手段[3,4]。在臨床治療中，干細(xì)胞膜片、上皮細(xì)胞膜片和心肌細(xì)胞膜片已分別在皮膚、角膜、中耳黏膜和心肌修復(fù)的試驗(yàn)中取得滿意的療效從而得以應(yīng)用[5-10]。在泌尿系統(tǒng)疾病的治療中，CST在臨床研究中同樣有良好的修復(fù)效果，臨床應(yīng)用潛力正在被不斷發(fā)掘。因此，本文將主要闡述CST在泌尿系統(tǒng)疾病治療領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的研究進(jìn)展。

1CST簡(jiǎn)介

近年來，盡管組織工程新型材料不斷涌現(xiàn)并被應(yīng)用于體內(nèi)組織的修復(fù)再生，但可生物降解支架的降解產(chǎn)物引發(fā)炎癥反應(yīng)和排異反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)始終存在[11]。因此，CST被提出來作為一種替代方法。細(xì)胞膜片的經(jīng)典培養(yǎng)方法是將目的細(xì)胞高密度接種于溫度敏感型材料包被的特殊培養(yǎng)皿中，并添加相應(yīng)的生長(zhǎng)因子以維持細(xì)胞特性及促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)分泌[12,13]。這種溫度敏感型材料可以在低臨界溶解溫度下發(fā)生親水相/疏水相的快速轉(zhuǎn)變，即當(dāng)外界培養(yǎng)溫度由37℃降至20℃時(shí)，溫敏培養(yǎng)皿表面的特殊材料可逆地變?yōu)橛H水狀態(tài)，發(fā)生快速水合和溶脹，完整的細(xì)胞膜片即可自動(dòng)脫落，由此獲得完整的純細(xì)胞層片與自分泌的細(xì)胞外基質(zhì)，離子通道、細(xì)胞因子感受器和細(xì)胞因子受體等成分被完整地保存，有利于維持細(xì)胞活性并減少細(xì)胞損失及凋亡。另一方面，與細(xì)胞膜片相比，同樣不需要支架材料的細(xì)胞懸液注射療法具有諸多局限性，例如需要借助溶質(zhì)、細(xì)胞容易流失、細(xì)胞存活能力差、體內(nèi)分布具有不確定性，可造成意想不到的副反應(yīng)[14]，也無法將細(xì)胞定位于治療靶點(diǎn)并發(fā)揮最大化的治療效果，從而使其難以達(dá)到預(yù)期的治療效果。

2CST在尿道修復(fù)中的應(yīng)用

尿道下裂和不同原因引起的尿道狹窄是泌尿外科常見疾病[15,16]。由于缺乏理想的尿道修復(fù)替代材料，往往療效不佳，尤其是針對(duì)超過3cm的長(zhǎng)段尿道狹窄。處理長(zhǎng)段尿道狹窄所面臨的主要問題是尋找理想的修復(fù)替代材料[17]。傳統(tǒng)構(gòu)建組織工程尿道的方式包括單純支架材料或細(xì)胞支架復(fù)合物修復(fù)尿道。然而有研究發(fā)現(xiàn)，單純支架材料或細(xì)胞支架復(fù)合物修復(fù)尿道時(shí)，雖可誘導(dǎo)尿道組織再生，但隨著體內(nèi)移植時(shí)間的推移，部分修復(fù)段尿道由于支架材料的吸收導(dǎo)致攣縮感染等并發(fā)癥的發(fā)生，在修復(fù)長(zhǎng)段尿道缺損時(shí)尤為明顯[18]。支架材料因組織相容性問題及炎癥反應(yīng)限制了其臨床應(yīng)用。雖然口腔黏膜或皮瓣移植已被臨床廣泛應(yīng)用于尿道修復(fù)，并能適應(yīng)尿液暴露環(huán)境，但口腔麻木、疼痛、尿道腔內(nèi)皮瓣毛發(fā)的生長(zhǎng)等問題始終困擾著患者與臨床醫(yī)生[19,20]，所以不需要支架材料的細(xì)胞膜片因?yàn)榭梢杂行浹a(bǔ)以上不足而被廣泛研究。而來源于膀胱或口腔培養(yǎng)的移植物或上皮細(xì)胞膜片也可作為一種備選方式，但其涉及到侵入性操作和額外的損傷區(qū)域，供區(qū)部位的并發(fā)癥也常常給患者帶來額外的痛苦[21]。皮膚上皮細(xì)胞膜片的培養(yǎng)和移植可解決上述缺點(diǎn)，它提供充足的上皮細(xì)胞，無毛發(fā)生長(zhǎng)和微創(chuàng)傷，易從包皮或腹股溝區(qū)獲取并兼顧美觀需求。ROGOVAYA等[22]利用尿道損傷的新西蘭兔模型，證明移植的皮膚上皮細(xì)胞膜片可以成功修復(fù)尿道。術(shù)后4~7d恢復(fù)自主排尿功能，尿道無瘢痕及異常瘺管形成。移植區(qū)域術(shù)后45d可檢測(cè)到熒光標(biāo)記和尿道標(biāo)記物UP3共定位的皮膚上皮細(xì)胞。此外，細(xì)胞膜片的可操作性較強(qiáng)，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行排列復(fù)合形成具有3D結(jié)構(gòu)的生物材料。ZHOU等[23]利用平滑肌細(xì)胞膜片、成纖維細(xì)胞膜片和口腔黏膜上皮細(xì)胞膜片成功構(gòu)建了一種全層仿生尿道組織，經(jīng)過體內(nèi)預(yù)血管化后回植，成功修復(fù)犬3cm尿道缺損，首次從實(shí)驗(yàn)上證明了利用CST可以建立3層組織工程化尿道，并能促進(jìn)再生的尿道形成與正常尿道相似的結(jié)構(gòu)和功能。

3CST在膀胱修復(fù)中的應(yīng)用

膀胱腫瘤、創(chuàng)傷、感染等疾病可引起膀胱功能喪失、容量減少。在膀胱部分切除或全切術(shù)后，膀胱擴(kuò)大或重建新膀胱通常需要使用部分胃腸道以改善患者的生活質(zhì)量。由于使用胃腸道組織材料可導(dǎo)致額外的手術(shù)創(chuàng)傷、術(shù)后電解質(zhì)失衡、結(jié)石形成、尿路感染、黏液生成和惡性腫瘤發(fā)生等一系列并發(fā)癥，因此組織工程細(xì)胞膜片作為一種無支架純細(xì)胞材料正在被越來越多的研究用于膀胱重建。單層細(xì)胞膜片力學(xué)強(qiáng)度較弱，用于修復(fù)膀胱通暢時(shí)需要復(fù)合多層或與其他材料相結(jié)合以增加其力學(xué)強(qiáng)度。此外，若移植前經(jīng)過充分的血管化可增加膜片的存活率。WANG等[24]利用多層脂肪干細(xì)胞膜片構(gòu)建了一種生物工程3D膀胱補(bǔ)片，并在大鼠模型中評(píng)估了其用于膀胱再生的可行性，研究發(fā)現(xiàn)組織工程膀胱補(bǔ)片可以修復(fù)膀胱功能，促進(jìn)尿路上皮、平滑肌、神經(jīng)細(xì)胞和血管再生。GUO等[25]取平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞共培養(yǎng)，形成體外預(yù)血管化平滑肌細(xì)胞膜片，然后單層多次埋置皮下形成充分血管化的平滑肌組織瓣，最后用于修復(fù)膀胱壁肌肉缺損。該研究證實(shí)了預(yù)制地血管化平滑肌組織瓣具有可靠的膀胱重建潛力，為3D組織工程材料血管化提供了新的方法。WATANABE等[26]將比格犬口腔黏膜上皮細(xì)胞膜片貼于撕去黏膜的胃壁組織瓣上后進(jìn)行膀胱重建，3周后取修復(fù)部位組織瓣行免疫組織學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)口腔黏膜上皮細(xì)胞膜片均存活，新生上皮分層與口腔黏膜相似。

4CST在急慢性腎損傷（acutekidneyinjury,AKI）中的應(yīng)用

AKI與腎小管壞死、炎癥和血管損傷有關(guān)，發(fā)病率和死亡率很高[27,28]。據(jù)報(bào)道，間充質(zhì)干細(xì)胞（mes-enchymalstemcells,MSCs）通過分泌促性腺激素、抗凋亡因子、抗炎因子和免疫調(diào)節(jié)因子以旁分泌方式減輕腎損傷[29,30]。PARK等[3]報(bào)道了一種使用基因編輯的人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞膜片改善大鼠急性腎缺血灌注損傷的方法。與體細(xì)胞來源的MSCs相比，臍帶來源MSCs在快速增殖、多次傳代后干性的維持、免疫調(diào)節(jié)功能等方面更具有優(yōu)勢(shì)。此外，由于AKI發(fā)生的突然性，損傷后制備自體細(xì)胞膜片在短時(shí)間內(nèi)通常難以完成。在這種情況下，已經(jīng)進(jìn)行了預(yù)先質(zhì)量控制可供同種異體移植的臍帶MSCs可立即使用。PARK等[3]通過鋅指核酸酶介導(dǎo)的基因組工程技術(shù)，編輯臍帶MSCs增強(qiáng)血管生成因子和抗炎因子的分泌來治療AKI?；蚓庉嫼蟮哪殠SCs被培養(yǎng)成為細(xì)胞膜片，隨后被貼附于脫去脂肪囊的AKI大鼠腎臟表面。結(jié)果表明早期使用細(xì)胞膜片療法可以改善腎臟生理功能和組織病理損傷，并且基因組工程化的臍帶MSCs細(xì)胞膜片組的治療效果優(yōu)于靜脈內(nèi)注射細(xì)胞懸液組。有學(xué)者指出，該治療方法可能涉及包括全身麻醉、開腹、去除腎臟周圍的脂肪組織甚至打開腎包膜、放置細(xì)胞膜片、關(guān)腹等過程，可能會(huì)進(jìn)一步加重患者的創(chuàng)傷[31]。因此，在限定的臨床適用范圍內(nèi)，細(xì)胞膜片療法可用于計(jì)劃性腎移植手術(shù)。腎移植過程本身會(huì)引起缺血再灌注損傷，細(xì)胞膜片能夠分泌避免繼發(fā)性損傷和免疫調(diào)節(jié)的相關(guān)因子，有望改善移植腎的預(yù)后[32]。腎臟纖維化是由慢性缺血和炎癥以及儲(chǔ)存尿液致腎小管內(nèi)壓力升高引起的[33]。在單側(cè)輸尿管梗阻（unilateralureteralobstruction,UUO）模型中，腎臟缺氧導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞和腎成纖維細(xì)胞發(fā)生纖維化反應(yīng)，隨后加重缺氧，并最終導(dǎo)致進(jìn)行性纖維化[34-38]。研究表明，外源性給予肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（he-patocytegrowthfactor,HGF）具有腎臟保護(hù)作用[39]。HGF參與血管生成和血管舒張從而改善腎臟血流供應(yīng)，還可以通過阻斷轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transform-inggrowthfactor-beta,TGF-β）信號(hào)通路來防止成纖維細(xì)胞增殖而抑制纖維化[40-45]。由于肝臟的滅活與消除作用，靜脈用HGF半衰期約5min，最后僅有少量的藥物作用于腎臟[46]。MASATOSHI等[4]首先報(bào)道將持續(xù)分泌HGF的細(xì)胞膜片貼附在腎臟上，用來治療輸尿管梗阻導(dǎo)致的腎纖維化。研究者將HGF質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的胸膜間皮細(xì)胞膜片移植到UUO大鼠腎臟上，結(jié)果表明細(xì)胞膜片在體內(nèi)可以持續(xù)分泌HGF長(zhǎng)達(dá)28d，有效抑制了腎臟纖維化。

5CST在尿失禁治療中的應(yīng)用

壓力性尿失禁（stressurinaryincontinence,SUI）是指在運(yùn)動(dòng)和咳嗽等引起腹壓升高的情況下，尿液通過尿道的非自主滲漏。該疾病是一個(gè)存在于世界范圍的疾病，影響所有年齡段的患者，常見于女性患者[47,48]。目前，輕中度SUI的治療主要采用盆底肌肉訓(xùn)練、生物反饋訓(xùn)練和藥物等保守療法。嚴(yán)重的尿失禁通常需要外科手術(shù)干預(yù)，主要包括注射填充劑、植入吊帶和植入人工尿道括約肌。注射填充劑是SUI的微創(chuàng)治療方法，尤其適合要求低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的老年患者。WANG等[49]利用脂肪干細(xì)胞膜片制備了一種脫細(xì)胞基質(zhì)碎片填充劑，并證實(shí)了其治療SUI的有效性。研究發(fā)現(xiàn)這種新型填充劑1周內(nèi)與周圍組織完全融合，4周后宿主平滑肌細(xì)胞已在注射區(qū)域內(nèi)大量再生，形成新的平滑肌組織。研究認(rèn)為，脫細(xì)胞基質(zhì)碎片的結(jié)構(gòu)蛋白和附著因子發(fā)揮了重要作用，是一種具有臨床轉(zhuǎn)化前景的微創(chuàng)治療方法。ZOU等[50]則利用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞膜片研制了一種組織工程化吊帶用于治療SD大鼠SUI。研究將40只雌性大鼠隨機(jī)分為4組：A組假手術(shù)，其余3組均行雙側(cè)坐骨神經(jīng)近端切斷術(shù)造模，術(shù)后4周測(cè)漏點(diǎn)壓力證實(shí)為SUI。B組不放置吊帶；C組應(yīng)用真絲吊帶；D組應(yīng)用細(xì)胞膜片組織工程吊帶。結(jié)果顯示，4周后，C組和D組漏尿點(diǎn)壓力幾乎達(dá)到A組的正常水平。12周后，D組膠原含量和最大拉力優(yōu)于C組。研究者認(rèn)為在大鼠SUI模型中，細(xì)胞膜片組織工程吊帶形成了韌帶樣組織，提示其不但未被吸收降解，反而與宿主完全融合并能夠長(zhǎng)期發(fā)揮作用。作者認(rèn)為先前的研究將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞懸液直接接種在材料表面或水凝膠中，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞大量損失、不易存活。因此，將細(xì)胞接種在大孔或致密支架上形成細(xì)胞膜片再保留完整細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞因子，還可以增加力學(xué)強(qiáng)度，卷曲折疊制成吊帶后治療SUI具有長(zhǎng)期療效。

6結(jié)語與展望

綜上所述，細(xì)胞膜片是一項(xiàng)在組織工程修復(fù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。細(xì)胞膜片無需酶消化，可以直接收獲具有自分泌細(xì)胞外基質(zhì)的多層細(xì)胞薄片，完整地保存離子通道、細(xì)胞因子感受器和細(xì)胞因子受體等成分，有利于細(xì)胞活性的保持并減少移植后細(xì)胞的損失及凋亡，已在臨床多個(gè)學(xué)科中成功應(yīng)用。雖然細(xì)胞膜片在尿道與膀胱的修復(fù)中有大量的臨床前研究，但是尚未進(jìn)一步開展臨床試驗(yàn)。截至目前，尚未檢索到利用細(xì)胞膜片修復(fù)輸尿管的研究報(bào)道。細(xì)胞膜片療法用于治療急慢性腎損傷的適應(yīng)證范圍及利弊仍然需要探討與權(quán)衡。細(xì)胞膜片用于治療尿失禁是一個(gè)新興的研究方向，展現(xiàn)出良好的臨床應(yīng)用前景。此外，在細(xì)胞膜片應(yīng)用于臨床之后即將面臨細(xì)胞膜片較長(zhǎng)的培養(yǎng)周期與擇期手術(shù)的矛盾以及產(chǎn)業(yè)化問題，將來如何妥善保存成熟的細(xì)胞膜片，做到隨取隨用也是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的研究方向。

作者：張東亮 單位：上海市第一人民醫(yī)院