導(dǎo)語：氣管外科研究進(jìn)展思索一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

臨床上超過40種疾病可損傷呼吸道，影響人體呼吸功能。據(jù)BritishLungFoundation報(bào)告，呼吸系統(tǒng)疾病對(duì)人體的危害僅次于心血管系統(tǒng)疾病。氣道可因外傷、感染、腫瘤等損傷［1］，需行氣管切除和重建。然而，當(dāng)環(huán)形切除或缺損超過6cm端－端吻合不能很好地修復(fù)氣管，則需植入氣管移植材料以達(dá)重建目的。氣管移植的方法包括人工氣管替代、自體組織再造氣管、同種異體氣管重建、組織工程再建氣管。本文就組織工程在氣管外科的基礎(chǔ)研究進(jìn)展作一綜述。

1組織工程氣管的結(jié)構(gòu)構(gòu)建進(jìn)展

組織結(jié)構(gòu)是氣管功能的基礎(chǔ)。近年來，組織工程氣管的結(jié)構(gòu)構(gòu)建已從單純的二維結(jié)構(gòu)軟骨板逐漸向三維立體結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。

1．1種子細(xì)胞的新選擇構(gòu)建氣管的種子細(xì)胞一般以鼻軟骨、肋軟骨、耳廓軟骨［2－7］等透明軟骨為主，但上述軟骨的取材困難，其他細(xì)胞來源特別是成體干細(xì)胞成為組織工程氣管種子細(xì)胞的新選擇。Naito等［8］在大鼠體內(nèi)利用成纖維細(xì)胞構(gòu)建管型組織，同時(shí)誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞形成環(huán)狀組織加強(qiáng)穩(wěn)定性，具有良好的成骨和生物力學(xué)性能。Zhang等［9］以TGF-1誘導(dǎo)并擴(kuò)增骨髓基質(zhì)細(xì)胞，構(gòu)建出圓柱狀氣管樣軟骨。Macchiarini等［10］利用人上皮細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞來源的軟骨細(xì)胞構(gòu)建組織工程氣管替代治療終末期支氣管軟化，效果明顯。Liu等［11］利用TGF-β誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞聚集體在體外生成軟骨細(xì)胞，并使之形成管狀組織工程軟骨。Kim等［12］用自體皮膚上皮細(xì)胞作為種子細(xì)胞成功構(gòu)建了家犬氣管，提示皮膚上皮細(xì)胞可能的干細(xì)胞特性。

1．2生物支架和生物材料的發(fā)展現(xiàn)行組織工程學(xué)領(lǐng)域大部分研究均來源于體外二維組織培養(yǎng)，如何構(gòu)建三維立體結(jié)構(gòu)，是一個(gè)亟待解決的難題。在圖式發(fā)生等發(fā)育學(xué)的概念機(jī)制尚未完全清楚之前，生物支架和生物材料提供了暫時(shí)的解決方案，主要包括生物可降解合成材料如聚羥基乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA），天然材料如藻朊酸鹽、膠原，去細(xì)胞組織構(gòu)建的支架如小腸黏膜下層（SIS）、去細(xì)胞膀胱黏膜下層（ABS），以及上述材料的復(fù)合物。生物支架和生物材料需有一定要求強(qiáng)度，而且必須是多孔結(jié)構(gòu)和存在細(xì)胞親和力、生物兼容性，以種植、營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞、清除機(jī)體廢物等［13］。這對(duì)生物支架和生物材料提出了更高要求。Remlinger等［14］將豬的氣管取下，經(jīng)去細(xì)胞處理后植入家犬體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)這種水合脫細(xì)胞氣管支架在短期內(nèi)能促進(jìn)局部特異上皮細(xì)胞發(fā)生，并能表現(xiàn)很好的生物力學(xué)特性。Kobayashi等［15］用螺旋狀聚丙烯支架為牙齦成纖維細(xì)胞和脂肪源性干細(xì)胞提供支持作用。Kim等［3］利用纖維素－透明質(zhì)酸復(fù)合凝膠成功構(gòu)建組織工程氣管。Jungebluth等［16］將豬氣管去細(xì)胞處理后構(gòu)建出無免疫原性的氣管支架。Huang等［17］發(fā)現(xiàn)包裹SIS的聚丙烯支架可促進(jìn)缺陷氣管處的上皮再生，并有效降低移植術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。

1．3生物反應(yīng)器和組織工程氣管構(gòu)建的新方法生物反應(yīng)器在組織工程器官的體外培養(yǎng)具有重要作用，近年來，結(jié)合生物反應(yīng)器的新型設(shè)計(jì)，涌現(xiàn)出許多新穎的組織工程氣管構(gòu)建方法。Lin等［18］將軟骨細(xì)胞植入聚（ε－己內(nèi)酯）－Ⅱ型膠原支架并在旋轉(zhuǎn)型生物反應(yīng)器培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該法促進(jìn)細(xì)胞增殖，增加了葡萄糖胺聚糖和膠原的含量。Asnaghi等［19］成功構(gòu)建了一種雙室旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器，旨在促進(jìn)自體呼吸道上皮細(xì)胞和將被誘導(dǎo)分化成軟骨細(xì)胞的間充質(zhì)干細(xì)胞的生長(zhǎng)、三維結(jié)構(gòu)的成熟和生物力學(xué)性能的形成。Tani等［2］以新西蘭白兔的耳軟骨細(xì)胞為種子細(xì)胞，擴(kuò)增后環(huán)形覆蓋于硅膠管外，置于靜態(tài)型和旋轉(zhuǎn)型生物反應(yīng)器中培養(yǎng)構(gòu)建了無支架的圓柱狀軟骨。

2組織工程氣管的功能構(gòu)建進(jìn)展

氣管功能的維持，不僅需要軟骨細(xì)胞構(gòu)成的起支持作用的骨架，更需要?dú)夤莛つど掀ぜ?xì)胞以保證氣管的濕潤(rùn)和清潔。氣管黏膜上皮主要是假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮，包括纖毛細(xì)胞、Clara細(xì)胞、杯狀細(xì)胞等。組織工程氣管的一大任務(wù)，就是要重新構(gòu)建上述功能細(xì)胞。Sato等［20］用聚（L－乳酸酸鈷－ε－己內(nèi)酯）覆蓋在生物支架內(nèi)層以保護(hù)膠原層，促進(jìn)上皮的形成。Kobayashi等［15］將牙齦成纖維細(xì)胞和脂肪源性干細(xì)胞植入生物支架內(nèi)，發(fā)現(xiàn)兩者的協(xié)同作用能很好地形成含杯狀細(xì)胞和纖毛細(xì)胞的假?gòu)?fù)層上皮。Kim等［12］發(fā)現(xiàn)皮膚上皮細(xì)胞能轉(zhuǎn)化為氣管上皮細(xì)胞和軟骨細(xì)胞。Kim等［3］用纖維素－透明質(zhì)酸復(fù)合凝膠構(gòu)建組織工程氣管，顯示有功能的上皮再生，其纖毛細(xì)胞的纖毛擺動(dòng)頻率接近正常氣道黏膜。Nakamura等［21］將生物支架浸泡于骨髓穿刺液和間充質(zhì)干細(xì)胞，與浸泡于外周血中的生物支架相比，觀察到更快的上皮再生和纖毛運(yùn)動(dòng)。Huang等［17］利用SIS作為支架，發(fā)現(xiàn)SIS能促進(jìn)纖毛上皮的再生，并有效降低如皮下氣腫等移植術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。Tada等［22］把一種膠原Vitrigel膜和膠原海綿相結(jié)合作為膠原支架，發(fā)現(xiàn)其能增強(qiáng)上皮細(xì)胞增殖和間充質(zhì)干細(xì)胞的浸潤(rùn)，形成了纖毛柱狀上皮。Suzuki等［23］的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含脂肪來源干細(xì)胞生物支架能加速組織工程氣管的上皮形成和血管再生。

3組織工程氣管構(gòu)建中的營(yíng)養(yǎng)問題

既往觀點(diǎn)認(rèn)為，軟骨組織的營(yíng)養(yǎng)僅靠組織液滲透即可，對(duì)血管無過多依賴。但Curcio等［24］發(fā)現(xiàn)，種植于支架外層的軟骨細(xì)胞會(huì)向支架內(nèi)層遷移，其驅(qū)動(dòng)力考慮是氧分壓梯度。而Tan等［25］在培養(yǎng)介質(zhì)中加入攜氧藥，發(fā)現(xiàn)其能增加組織工程氣管上皮的氧分壓，促進(jìn)上皮細(xì)胞代謝，還有可能促進(jìn)血管的生成。這是否意味著缺氧會(huì)出現(xiàn)軟骨支架結(jié)構(gòu)的混亂，而氧氣或血管存在時(shí)組織工程氣管是否能更好的形成？

4組織工程學(xué)在氣管外科的研究、應(yīng)用展望

近3年的文獻(xiàn)顯示組織工程學(xué)在氣管外科的研究取得了極大進(jìn)展。從研究層面上看，已從單純的種子細(xì)胞、生物材料研究，提升到大動(dòng)物體內(nèi)甚至是人體的組織構(gòu)建研究；在研究目標(biāo)上，也從單純追求與正常組織結(jié)構(gòu)的相似性，逐步發(fā)展到重視構(gòu)建組織的功能完整性的水平。我們有理由相信，組織工程學(xué)在氣管外科的研究、應(yīng)用有著十分光明的前景。