２０１０年第５卷第４期Ｃｈｉｎ Ｊ ｕｒｖ Ｒｅｐａ．ｒ ａｎｄＷｏｕｎｄＨｅａｌｉｎｇ（Ⅱｅ由 ｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ａｕｇｕｓｔ ２０１０，Ｖ０ｌ ５，Ｎｏ．４
天然组织工程皮肤支架材料的分类及其免疫原性研究现状
郑必祥 彭代智 陈博 左海斌周灵 周新 刘敬
组织工程皮肤是组织工程研究最为成熟的一个领域，其
核心内容是构建一种支持细胞生长的三维支架，与角质形成 细胞和／或成纤维细胞进行体外复合培养，形成可用于创面
覆盖与修复的皮肤等同物 。其中支架材料为种子细胞提
供了黏附、迁移、增生和分化的空间环境，在组织工程皮肤的
构建中起着重要作用。组织工程皮肤支架材料包括人工合
成组织工程皮肤支架材料（简称人工合成支架材料）和天然 组织工程皮肤支架材料（简称天然支架材料）两大类。人丁
合成支架材料主要包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚原酸酯、聚已内 酯、聚氰基丙烯酸烷基酯及其共聚物等。人工合成支架材料 始终无法模拟天然真皮的三维空间结构，其成分为人工合
成，亲水性不够理想，缺乏细胞识别信号，与细胞问缺乏生物
性相互作用，对细胞黏附力较弱 。而天然支架材料来源于 天然组织，来源丰富，制作较为简单，造价低廉，且在三维结
构、组织亲和性、机械性能及生物降解性等方面显著优于人
工合成支架材料，从目前研究来看，是组织＿［程皮肤支架材
料的研究热点 Ｊ。但天然支架材料因来源和所含成分不同， 存在着不同程度的免疫原性，限制了其临床的广泛应用。目
前这方面的研究较多，因此，有必要结合天然支架材料的分
类来概括其免疫原性研究现状。
一、天然支架材料的分类
按加工处理天然组织的方法分类，天然支架材料大致可
以分为脱细胞支架材料和基质提取成分支架材料两大类。 脱细胞支架材料是通过各种物理和化学的方法去除天然组
织中的细胞成分，同时保留了原有组织的三维支架结构和主
要细胞外基质成分的支架材料。目前应用较多的有脱细胞
真皮基质（ａｃｅｌｌｕｌａｒ ｄｅｒｍａｌ ｍａｔｒｉｘ，ＡＤＭ）、脱细胞小肠黏膜下
层（ｓｍａｌｌ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｓｕｂｍｕｃｏｓａ，ＳＩＳ）、脱细胞羊膜基质等。基
质提取成分支架材料主要指通过从天然组织中提取某些成
分，再构建出具有三维空间结构的支架材料。目前提取的天
然细胞外基质成分主要有胶原类、壳聚糖类、透明质酸类等， 由于单一成分合成的支架均有非常明显的缺点，因此，这类
支架材料多以一种成分为主，多种成分组合构建而成，如胶
原一透明质酸复合支架、壳聚糖一胶原复合支架、壳聚糖一透明 质酸复合支架、胶原一硫酸软骨素复合支架以及胶原一壳聚糖一
透明质酸复合支架等。
１．脱细胞支架材料 （１）脱细胞真皮基质（ＡＤＭ）：ＡＤＭ取材于人类皮肤或
动物皮肤，通过物理和化学等手段，去除了细胞成分的同时
ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３￣４５０．２０１０．０４．０２３ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划，２００６ＡＡ０２Ａ１２１）， 国家重点基础研究发展计￣（９７３计划，２００５ＣＢ５２２６０５） 作者单位：４０００３８重庆，第三军医大学西南医院全军烧伤研究 所，创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室 通讯作者：彭代智，Ｅｍａｉｌ：ｄｚｐｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ＣＯＩｎ ．综述．
保留了胶原纤维等细胞外基质成分和三维组织结构，具有良 好的组织相容性 Ｊ。美国ＬｉｆｅＣｅｌｌ公司推出的Ａｌｌｏｄｅｒｍ即是
一种商品化的异体脱细胞真皮基质，临床应用效果良好 。
由于异体ＡＤＭ的存在来源有限的问题，近年来用异种皮肤
来获得脱细胞真皮基质的报道亦较多 。由于大多数人认
为猪皮与人体皮肤组织结构相似，并且具有来源广泛、价格
低廉等优点，因此猪ＡＤＭ成为研究热点 。但猪ＡＤＭ在临
床应用时存在营养渗透性差、血管化速度慢、移植皮片成活
率低等不足 。最近，我们通过比较巴马小型猪与人真皮发
现 ，猪真皮不ｆ［Ｉ三维结构致密，其主要成分也与人真皮相
差甚远。因此，在选择ＡＤＭ的来源动物时，有必要寻找真皮
组织结构与人更为相似的动物。同时，由于现有ＡＤＭ制作
的方法都很难在降低免疫原性上达到满意效果，ＡＤＭ的制
备方法仍有待改进 …。
（２）脱细胞ＳＩＳ：脱细胞ＳＩＳ是一种对小肠组织（通常来
源于猪）进行脱细胞处理后所得的细胞外基质支架材料 。
ＳＩＳ中的胶原蛋白、蛋白多糖及糖蛋白构成的细胞外基质框 架可作为组织形态发育、结构重建的天然生物支架，已成功
作为多种组织工程的支架材料，用于如皮肤、血管、神经、肌 腱等组织缺损的修复 １２１。ＳＩＳ有良好的生物相容性，植人体
内后不引起明显的排斥反应，又具有适当的机械特性，能为
成纤维细胞及新生血管的长入提供足够的生长空间，随着新 生组织的形成，逐渐降解，产生的新生组织在结构和功能上
均与原有组织相似 。 （３）脱细胞羊膜基质：羊膜是胎盘上最靠近胎儿的一种
薄膜状组织，这种半透明薄膜由单层立方上皮细胞、较厚的
基底膜以及一层无血管的问质组成 。羊膜的上皮细胞层
含有羊膜上皮细胞和由羊膜上皮细胞分泌的多种生长因子，
因此羊膜不仅具有生物支架所必须的基质结构，而且具有促
进细胞生长的生物活性分子ｕ 。将羊膜中的细胞成分去除
后所留下的无细胞结缔组织称为脱细胞羊膜或羊膜细胞外 基质，具有免疫原性低的特点。何清义等 通过人羊膜细
胞外基质与成纤维细胞的共培养，观察成纤维细胞的生长特
性以及胶原纤维产生，提示成纤维细胞在支架上生长、黏附
良好，胶原合成、分泌旺盛，认为人羊膜细胞外基质是一种较
理想的成纤维细胞载体。
２．基质提取成分支架材料
（１）以胶原成分为主的支架材料：胶原是组织细胞外基
质的重要组成部分。因其来源广泛，免疫原性低而被广泛地 用作组织工程支架。胶原作为组织工程支架材料具有很多
优越性，但胶原也存在加工性能差、缺乏柔韧性、抗拉强度低
等缺点。为了改善胶原的力学性能，常常通过与其他成分进 行组合，以调节其降解速度，增强力学特性。Ｉｎｔｅｇｒａ由戊二
醛交联的牛Ｉ型胶原与６一硫酸软骨素构成，在其上覆盖硅橡
胶薄膜。Ｈｅｉｔｌａｎｄ等。¨ 指出使用Ｉｎｔｅｇｒ
ａ作为真皮替代物覆 中华损伤与修复杂志（电子版）２ｏｌｏ年第５卷第４期ｃｈｉｎ Ｊ 町Ｒ印击ａｎｄＷｏｕｎｄ｝ 嚷（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ａｕｇｕｓｔ ２０１０．Ｖｏｌ ５．Ｎｏ．４ ．５９．
盖皮肤缺损部位，成纤维细胞黏附及生长良好，易于血管化，
且不易降解，有一定临床应用价值。 （２）含透明质酸类成分的支架材料：透明质酸是一种蛋
白多糖，是真皮细胞外基质的成分之一，具有良好的生物相
容性和生物降解性。然而纯透明质酸具有易溶于水、吸收迅
速和住组织中停留时间短等物理和生物特性，限制了它用于
制备皮肤支架材料。因此，只有对透明质酸进行谨慎的化学
修饰后才能用于制备皮肤支架材料。Ｌｉｕ等 将透明质酸 与胶原／壳聚糖支架复合，体外观察显示复合透明质酸后的
胶原／壳聚糖支架的柔韧性和降解性都有了较大的提高。在
该支架上共同培养成纤维细胞和角质细胞２周后显示细胞 沿支架成立体生长，形成细胞层，且出现基底膜含有典型的
层黏连蛋白和Ⅳ型胶原蛋白，说明可以通过胶原／壳聚糖／透 明质酸支架在体外构建人丁活性皮肤。
（３）以壳聚糖类为主的支架材料：壳聚糖是甲壳素的脱
乙酰化产物，为一种天然聚阳离子多糖，在体内可被降解为
易被人体吸收的氨基葡萄糖，具有良好的牛物相容性和生物
呵降解性，是一种理想的细胞外基质材料。最近研究显示， 壳聚糖及其衍生物由于其多孔凝胶结构，在体内与大分子物
质的良好相容性等优势越来越成为一种很有发展前景的组 织Ｔ程替代品，而利用壳聚糖制造的人工皮肤具有良好的组
织相容性、成膜件、柔韧性和一定的抗菌消炎、促进伤口愈合
的作用 。 二、天然支架材料的免疫原性
１．脱细胞支架材料的免疫原性 （１）ＡＤＭ的免疫原性：ｆ：世纪几十年代初Ｃａｓｔａｇｎｏｌｉ和
Ｓｅｄｍａｌｅ发现同种异体皮肤移植所发生的免疫排斥反应主要
源于角质形成细胞、朗格汉斯细胞和成纤维细胞等。而在细
胞中起主要作用的是由主要组织相容性复合物（ＭＨＣ）决定
的细胞膜上的糖蛋白抗原。根据这些糖蛋白的结构和功能
不同，一般分为ＭＨＣ—Ｉ和ＭＨＣ一１１两类。其中ＭＨＣ—Ｉ类抗
原分子主要作为自身抗原呈递细胞毒件Ｔ细胞，限制细胞毒
杀伤作用。ＭＨＣ一Ⅱ类抗原在免疫反应中起调控作用，在辅
助Ｔ细胞的激活中起作用。异体ＡＤＭ由于去除了细胞，临 床试验证实具有良好的术后远期效果且不发生明显的免疫
排斥反应 …。然而，现有的ＡＤＭ制备过程中脱细胞时会有
一定的细胞组分残余，这些残余有一定的免疫原性。例如，
残余的ＤＮＡ就是引起免疫排斥反应的凶素之一 。近年 研究发现，引起免疫反应的成分除卜述细胞成分外，还应包
含细胞外基质（ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｍａｔｒｉｘ，ＥＣＭ）成分。ＥＣＭ是一种
主要由胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖、蛋白聚糖以及弹性蛋
白等组成的高亲水性大分子网络结构。ＡＤＭ去除了细胞成
分后保留丁大部分的ＥＣＭ成分，其免疫原性虽然大大降低， 但仍存在排斥反应，说明ＥＣＭ成分也具有免疫原性。
由于异体ＡＤＭ的材料来源问题，异种ＡＤＭ引起人们关
注。异种ＡＤＭ由于种属问题，其免疫原性难以去除，移植后
仍存在不同程度免疫排斥反应。常见的异种免疫排斥反应
多与糖蛋白ｏ／．一１，３－半乳糖侧链（仪一１，３－ｇａｌａｃｔｏｓｅ， —ｇａ１）的末 端这一抗原表位有关。由于人、猩猩和旧世纪猴体内的ｏｔ一１，
３一半乳糖基转移酶（ 一１，３－ＧＴ）基【夭Ｊ失活不存在这一表
位 ，所以，在非猩猩和旧世纪猴的异种移植中，人体就会 产生抗Ｇａｌ抗体（占血液中ＩｇＧ抗体的１％Ｅ２３ ３），最终介导超
急性和延迟排斥反应 Ｊ。
异种ＡＤＭ的免疫原性分布存在着部位差异。有研究表
明，真皮乳头层是异种抗原最易残留的区域，Ｄｅｓａｇｕｎ等
实验证实基底层ＩＶ型胶原或层黏连蛋白是猪ＡＤＭ抗原的
主要来源。Ｘｕ等 在用ＡＤＭ修复腹壁的动物实验中发
现，异种ＡＤＭ移植后，ＩｇＧ、ＩｇＭ等免疫球蛋白以及补体成分
Ｃ５ｂ在植入物的沉积部位主要集中在基底膜以及真皮乳头
层。因此，根据脱细胞真皮基质的免疫原性分布特点，去除
基底膜及致密的乳头层能降低免疫原性 。 （２）脱细胞ＳＩＳ的免疫原性：脱细胞ＳＩＳ与ＡＤＭ类似，也
是一种脱细胞后的基质，其植入体内也一般只引起以Ｔｈ２淋
巴细胞为主的一过性免疫反应，而Ｔｈ２淋巴细胞不会激活巨 噬细胞，产生的ＩｇＧ不引起补体反应，因此不会引起显著免
疫排斥反应。Ｋｉｍ等 将脱细胞ＳＩＳ植入小鼠体内２周后
观察发现，脱细胞ＳＩＳ移植物内有大量宿主细胞植入并增
生，周围无炎性反应细胞，说明脱细胞ＳＩＳ不会引起急性排 斥反应。但脱细胞ＳＩＳ的长期植入是否会引起慢性排斥反
应还有待研究。有学者就发现利用脱细胞ＳＩＳ异种移植治
疗人压力性尿失禁会引起患者局部炎性反应及疼痛等并发
症 ，其原因是脱细胞ＳＩＳ引起的排斥反应，还是移植物太
厚或移植局部血运不丰富导致局部组织缺血坏死，仍需要进
一步研究。
（３）脱细胞羊膜基质的免疫原性：由于羊膜除了基质成
分外，还含有多种生长因子，因此羊膜应用于临床时会使用 新鲜羊膜及保存羊膜等未脱细胞的材料。由于含有细胞成
分，移植时两种羊膜均会引起免疫排斥反应 。而脱细胞
羊膜基质的主要成分是胶原蛋白等基质成分，与ＡＤＭ和ＳＩＳ
一致，在没有细胞成分的前提下，所剩余的基质成分由于在
不同种属问差异极小，免疫原性低，因此，移植后会有良好的
组织相容性， 会引起明显的免疫排斥反应 。
２．基质提取成分支架材料的免疫原性
基质提取成分支架材料一般为多种成分复合支架，其免 疫原性体现为几种成分免疫原性的综合表现，因此，首先要
明白其主要成分的免疫原性。（１）胶原的免疫原性：胶原蛋
白与其他许多蛋白质相比，其抗原性和免疫原性都很弱，因
此长期被认为是安全的。但现今的免疫学分析和研究结果
表明胶原仍存在着免疫原性。胶原蛋白的抗原决定簇大致 可被分成３类。第一类是端肽。在２个不同种类的哺乳动
物的胶原蛋白的非螺旋的末端区域中有很大的变化性，在这
区域中几乎所有的氨基酸残基均表现出种属性变化。因此，
大董的研究和口前的生产者都集中在如何完全去除端肽，认
为去除端肽能降低胶原的免疫原性，Ｐｅｌｎａｃ就是一种去除端 肽的猪胶原蛋白海绵支架” 。第二类是位于天然胶原蛋白
的三螺旋结构内的抗原决定簇，其会在分离和纯化过程中暴 露出来。第三类是指完整的三螺旋结构。尽管端肽是胶原
的免疫原性的主要部位，但胶原的整个三螺旋也显示出一定
的免疫原性 。
（２）壳聚糖类的免疫原性：壳聚糖具有活化巨噬细胞、诱
导免疫调节因子的表达等功能，其结构中含有可衍生化的活
性羟基氨基，正电荷密度高，有利于细胞的黏附，
所以壳聚糖