李珍美玉，顧 蕓，易 晟

（南通大學(xué)江蘇省神經(jīng)再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇226001）

·綜 述·

細(xì)胞外基質(zhì)在組織工程中的應(yīng)用

李珍美玉，顧 蕓，易 晟

（南通大學(xué)江蘇省神經(jīng)再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇226001）

細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）作為一種特殊的天然生物衍生材料，為細(xì)胞提供了生物物理機(jī)械性支持，并且可為組織的再生提供良好的微環(huán)境。近年來，細(xì)胞外基質(zhì)已廣泛應(yīng)用于組織工程的再生修復(fù)，并展現(xiàn)出了其良好的應(yīng)用前景。本文對細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分、功能及細(xì)胞外基質(zhì)在組織工程，尤其是在組織工程神經(jīng)方面的研究進(jìn)行了綜述。細(xì)胞外基質(zhì)為組織工程材料臨床領(lǐng)域的應(yīng)用提供了嶄新的手段和方法。

細(xì)胞外基質(zhì)；膠原蛋白；非膠原糖蛋白；糖胺聚糖；組織工程；神經(jīng)修復(fù)

細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）是由膠原、非膠原糖蛋白和糖胺聚糖等大分子構(gòu)成的復(fù)雜生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。細(xì)胞外基質(zhì)作為一種特殊的天然生物衍生材料，為細(xì)胞的生長提供了物理支持和適宜的場所，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控細(xì)胞的粘附、生長、增殖和分化。在組織胚胎的發(fā)生發(fā)展、組織細(xì)胞的生長和分化、組織創(chuàng)傷修復(fù)和再生、細(xì)胞的衰老和癌變等過程中發(fā)揮重要調(diào)控作用[1]。

1 細(xì)胞外基質(zhì)

1.1 膠原蛋白 膠原蛋白是結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，具有α鏈組成的三股螺旋構(gòu)象（即膠原域），按其功能分為成纖維膠原和非纖維膠原。成纖維膠原其膠原域是由長而不中斷的三股螺旋組成，包括Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅺ型，主要構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)中的纖維。非纖維膠原其膠原域中的3股螺旋是不連續(xù)的，至少存在1個(gè)中斷處，主要包括Ⅳ型（基底膜型），Ⅶ，Ⅷ，Ⅸ，Ⅻ，ⅩⅣ，ⅩⅥ，ⅩⅨ型（RH型），主要結(jié)合于纖維表面或形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Itoh等[2]用Ⅰ～Ⅲ型膠原構(gòu)建神經(jīng)支架材料，施萬細(xì)胞在支架材料上生長狀態(tài)良好，提示其具有良好的生物相容性。MaW等[3]將胚胎大鼠神經(jīng)皮層或亞皮層的神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞加入具有三維結(jié)構(gòu)的膠原凝膠體中，聯(lián)合培養(yǎng)在含有成纖維細(xì)胞生長因子（bFGF）的牛血清介質(zhì)中。第5天時(shí)細(xì)胞迅速增殖并且出現(xiàn)神經(jīng)巢蛋白，第14天時(shí)許多分化細(xì)胞出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其中部分是少突膠質(zhì)細(xì)胞。王樹森等[4]以硫酸肝素復(fù)合膠原蛋白結(jié)合冰凍干燥技術(shù)制備神經(jīng)組織工程支架材料，施萬細(xì)胞在支架材料微管內(nèi)平行排列生長，形成類似于神經(jīng)基底膜與施萬細(xì)胞形成的賓格內(nèi)帶（Büngner帶）。膠原構(gòu)建的生物支架材料也成功應(yīng)用于動(dòng)物模型。Nakamura 等[5]將膠原填入聚乙醇酸導(dǎo)管中，用于橋接比格犬15mm腓神經(jīng)缺損，術(shù)后神經(jīng)沿支架生長良好。術(shù)后3周可長到遠(yuǎn)端形成重支配，術(shù)后6個(gè)月測定其復(fù)合神經(jīng)神經(jīng)動(dòng)作和感覺電位，顯示實(shí)驗(yàn)組的延遲時(shí)間短于自體神經(jīng)組，峰值高于自體神經(jīng)組，髓鞘直徑大于自體神經(jīng)組。

1.2 非膠原糖蛋白 （1）層粘連蛋白（Laminin，LN）∶由一條重鏈（α）和二條輕鏈（β、γ）通過二硫鍵交聯(lián)而成，外形呈十字形，三條短臂各由三條肽鏈的N端序列構(gòu)成，共含有15個(gè)亞型。層粘連蛋白作為基底膜的主要成分，可引導(dǎo)和調(diào)控神經(jīng)生長因子的表達(dá)。在軸突萌芽階段能夠調(diào)節(jié)施萬細(xì)胞的功能，其缺失會(huì)引起一定程度的髓鞘形成減少和軸突分選不利[6]。近幾年已有研究證實(shí)，LNα2，LNγ1，LNα4發(fā)生缺失或突變均不同程度的影響髓鞘形成[7]。Milner 等[6]研究發(fā)現(xiàn)，LN-1，LN-2（merosin）和纖維連接蛋白能夠促進(jìn)施萬細(xì)胞的遷移。Cheng等[8]將層粘連蛋白和鼠尾膠覆蓋在可吸收材料上，并將施萬細(xì)胞種于表面。發(fā)現(xiàn)材料對施萬細(xì)胞有很好的吸附性，且有

利于施萬細(xì)胞的增殖和遷移，培養(yǎng)2周后增殖后的施萬細(xì)胞能形成很好的賓格內(nèi)帶，并產(chǎn)生更多的基質(zhì)成分。將移植物用于橋接兔的坐骨神經(jīng)缺損，8周后損傷遠(yuǎn)端可見軸突再生。Matsumoto等[9]將人胎盤層粘連蛋白和膠原復(fù)合在聚乙醇酸支架上，橋接了犬的80mm腓神經(jīng)缺損，術(shù)后1年修復(fù)效果良好。（2）纖維連接蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）∶廣泛存在于動(dòng)物組織和組織液中，可分為可溶性和不可溶性兩類。可溶性纖維連接蛋白即血漿纖維連接蛋白，主要分布于血漿及各種體液中。不溶性纖維連接蛋白即細(xì)胞纖維連接蛋白，主要存在于細(xì)胞外基質(zhì)和細(xì)胞表面。纖維連接蛋白是一種二聚體，它由2條多肽鏈通過近C端的2個(gè)二硫鍵相連而成，含有6個(gè)結(jié)構(gòu)域。各個(gè)結(jié)構(gòu)域分別執(zhí)行不同的功能，可分別與細(xì)胞、膠原、DNA和肝素結(jié)合。在細(xì)胞外基質(zhì)中，完整的纖維連接蛋白基質(zhì)對于成熟膠原的形成和穩(wěn)定都是必需的。纖維連接蛋白分子折疊成球狀結(jié)構(gòu)域用于綁定整合素、硫酸乙酰肝素、透明質(zhì)酸和其他纖維連接蛋白分子，從而使自身纖維發(fā)生進(jìn)一步組裝。纖維連接蛋白通過自身聚合方式形成結(jié)締組織中不溶性的細(xì)胞外基質(zhì)。另一種不溶性纖維連接蛋白，通過與整合素（通常是整合素ɑ5β1）受體結(jié)合來綁定在細(xì)胞表面。Christopher[10]證明在細(xì)胞外基質(zhì)中有3種纖維連接蛋白纖維，1種纖維連接蛋白在細(xì)胞外基質(zhì)中形成網(wǎng)絡(luò)，另外兩種可聯(lián)合整合素β1，其中1種纖維連接蛋白進(jìn)一步形成細(xì)胞的粘附斑。近年來，細(xì)胞外基質(zhì)中的纖維連接蛋白也在組織工程中發(fā)揮了重要作用。Gu等[11]研究證實(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)中大量的層粘連蛋白和纖維連接蛋白促進(jìn)了軸突的延伸和生長。將沉積層粘連蛋白和纖維連接蛋白等細(xì)胞外基質(zhì)的支架材料用于修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng)缺損，修復(fù)效果良好。（3）糖胺聚糖∶周圍神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞外基質(zhì)成分中的糖胺聚糖分，主要包括硫酸乙酰肝素和硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸等，主要通過葡萄糖胺聚糖的側(cè)鏈和層粘連蛋白發(fā)生相互作用。蛋白聚糖（Proteoglycan，PG）主要由許多葡萄糖胺聚糖通過末端Gal-Gal-Xyl與核心蛋白中絲氨酸殘基共價(jià)結(jié)合形成生物大分子。分布于胞外基質(zhì)中的蛋白聚糖主要為CS/KS-PGs（Aggrecan），CS/DS-PGs（Biglycan/PG-Ⅱ，Decorin/PG-Ⅰ，Verican），CS-PGs（Neurocan），KSPGs（Fibromodulin，Lumican），HS-PGs（Perlecan）。聚集蛋白是1種常見的糖胺聚糖，見于數(shù)種組織的基底膜,尤其在神經(jīng)肌接頭處,是突觸后膜特化形成的重要信號(hào)分子。在肺、腎、腦等其它非肌肉組織表達(dá)的聚集蛋白異質(zhì)體,能與肌營養(yǎng)不良蛋白聚糖高度親和,可能與組織的機(jī)械性協(xié)調(diào)一致有關(guān)。梁安霖等[12]研究表明，透明質(zhì)酸可以減少瘢痕形成。（4）其他成分∶細(xì)胞外基質(zhì)中還包含玻連蛋白、彈性蛋白和血栓骨架蛋白等。除了這些基本成分，仍保留了部分天然組織中的一些重要生物活性因素。如透明質(zhì)酸酶、血管內(nèi)皮生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子β、神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白、表皮生長因子及骨形態(tài)發(fā)生蛋白4等。Voytik-Harbin等[13]從小腸粘膜下基質(zhì)中，成功提取出成纖維細(xì)胞生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子β兩種生長因子。在胞外基質(zhì)支架材料降解過程中，血管內(nèi)皮生長因子，成纖維細(xì)胞生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子β等許多生長因子可從其結(jié)合蛋白上分離被激活。在組織再生過程中促進(jìn)血管的生成、有絲分裂的發(fā)生和細(xì)胞的分化。Hoganson等[14]研究證實(shí)脫細(xì)胞的豬的真皮，保留許多天然胞外基質(zhì)蛋白如膠原蛋白、層粘連蛋白、纖維連接蛋白和透明質(zhì)酸等。但同時(shí)還保留一些細(xì)胞因子如血管內(nèi)皮生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子β。對其機(jī)械強(qiáng)度如抗拉強(qiáng)度、縫合處耐受力的測定結(jié)果顯示其具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，說明細(xì)胞外基質(zhì)中的細(xì)胞因子發(fā)揮重要作用。

**[作者簡介]李珍美玉，女，漢族，山東臨沂人，生于1991年3月，碩士研究生。研究方向∶細(xì)胞外基質(zhì)在組織周圍神經(jīng)中的應(yīng)用。 通信作者∶易晟，博士，E-mail:syi@ntu.edu.cn

1.3 體外脫細(xì)胞方法的選擇 天然的細(xì)胞外基質(zhì)材料可通過脫細(xì)胞的方法從離體的組織獲取和制備，常見的處理方法有物理方法、化學(xué)方法和生物方法。（1）物理方法主要包括反復(fù)凍融、機(jī)械刮除、熱處理、機(jī)械攪拌和漂洗等。反復(fù)冷凍法的基本原理是通過反復(fù)冷凍使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生冰晶，從而破壞細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞裂解。主要適用于肌腱、韌帶及神經(jīng)等組織的脫細(xì)胞處理。機(jī)械刮除法主要用于小腸等組織的脫細(xì)胞處理，通過機(jī)械刮除粘膜層、漿膜層和肌層，去除主要細(xì)胞成分，保留粘膜下層作為細(xì)胞外基質(zhì)材料。物理方法一般無法徹底去除組織中的細(xì)胞成分，需要進(jìn)一步借助化學(xué)方法或生物學(xué)方法處理。（2）化學(xué)方法主要是利用一種或幾種化學(xué)試劑來破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞裂解從而達(dá)到脫細(xì)胞的目的。常用的化學(xué)試劑主要包括EDTA、脫氧膽酸鈉和洗滌劑。常用洗滌劑有非離子型表面活性劑Triton X-100和離子型表面活性劑SDS。（3）生物方法主要包括酸堿性

試劑和蛋白水解酶等。其中酶水解法是較為常用的方法。蛋白水解酶主要包括胰蛋白酶、膠原酶、RNase 和DNase。酶水解法脫細(xì)胞效果顯著。但是當(dāng)酶的濃度過高或是作用時(shí)間過長時(shí)，在破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的同時(shí)可能會(huì)破壞生物活性物質(zhì)。包括細(xì)胞外基質(zhì)中的膠原蛋白、氨基葡聚糖等。因此需根據(jù)需要來確定酶處理的濃度、溫度和作用時(shí)間[15]。

去細(xì)胞方法的不同可能會(huì)影響到細(xì)胞外基質(zhì)的組成、細(xì)胞外基質(zhì)的機(jī)械性能和生物特性，也會(huì)對植入異體后的宿主反應(yīng)有一定的影響。例如，經(jīng)過凍干處理與未經(jīng)脫水處理的小腸粘膜，脫細(xì)胞基質(zhì)表現(xiàn)出不同的纖維動(dòng)力學(xué)特征。最終滅菌方法的選擇也會(huì)影響其機(jī)械強(qiáng)度和生長因子生物活性的發(fā)揮，經(jīng)過氧乙酸的處理和環(huán)氧乙烷的滅菌后，小腸粘膜比未經(jīng)任何處理的小腸粘膜減少8%的轉(zhuǎn)化生長因子β1[16]。Itoh等[17]研究指出，經(jīng)過紫外線交連后，膠原分子吸附神經(jīng)營養(yǎng)因子、層粘連蛋白和纖維連接蛋白的能力增強(qiáng)，支架管道的物理性質(zhì)得到改善，從而促進(jìn)了施萬細(xì)胞的遷徙和增殖以及生長錐和再生管道的粘附，最終促進(jìn)了軸突的延伸和成熟。

2 細(xì)胞外基質(zhì)與組織工程

2.1 細(xì)胞外基質(zhì)的優(yōu)良特性 目前合成支架材料的優(yōu)點(diǎn)在于可控組成、可降解性及物理性能。缺點(diǎn)在于缺乏組織器官特定的結(jié)構(gòu)及特定細(xì)胞的生態(tài)位。天然細(xì)胞外基質(zhì)既具有合成支架材料的優(yōu)點(diǎn)，又克服了以上缺點(diǎn)，且具有較低的免疫原性及優(yōu)良的生物學(xué)特性。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)植入宿主體內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)支架材料，在28天時(shí)降解率可超過50%，在60天時(shí)可得到完全降解，植入材料可被新的組織完全取代。95%的細(xì)胞外基質(zhì)代謝產(chǎn)物經(jīng)過尿排泄，不會(huì)被其他組織重新循環(huán)利用[18]。天然細(xì)胞外基質(zhì)的迅速降解是通過一些酶和細(xì)胞的活動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，也可通過細(xì)胞外基質(zhì)中的組成分子有規(guī)律的釋放。細(xì)胞外基質(zhì)中某些分子釋放一直持續(xù)到細(xì)胞外基質(zhì)材料完全降解。更為重要的是，降解過程中釋放的分子介導(dǎo)接下來一系列的組織器官重塑過程。在長期的組織再生過程中，降解過程中所產(chǎn)生的某些肽類引發(fā)并維持了骨髓來源的細(xì)胞的循環(huán)招募[18]。

由于細(xì)胞外基質(zhì)蛋白是保守的蛋白，種屬差異小，通過將異種的或同種異體的細(xì)胞成分去掉后，可獲得最低免疫原性，結(jié)構(gòu)完好的天然支架材料。來源于豬的脫細(xì)胞小腸粘膜下層，在異種移植實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)為無免疫原性，不會(huì)誘發(fā)免疫排斥反應(yīng)，可作為異種脫細(xì)胞生物支架材料[19]。

細(xì)胞外基質(zhì)的生物學(xué)特性，體現(xiàn)在可以通過整合素和細(xì)胞表面受體與特定組織細(xì)胞外基質(zhì)中的配體作用實(shí)現(xiàn)一系列的活動(dòng)。比如可將細(xì)胞分泌的物質(zhì)呈遞給各個(gè)組織或器官的歸巢細(xì)胞，從而成為維持組織細(xì)胞特異性表型的理想支架材料?？捎绊懠?xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路，以及特定組織中的細(xì)胞分化和細(xì)胞增殖。近年來許多不同的脫細(xì)胞組織，已被證實(shí)具有促進(jìn)損傷修復(fù)和組織再生的能力。除了提供結(jié)構(gòu)上的支持，基質(zhì)中大量的纖維成分能夠可逆地結(jié)合生長因子和細(xì)胞因子，從而影響巨噬細(xì)胞的活動(dòng)。同時(shí)組織再生過程中，這些因子也在組織周圍的信號(hào)通路中發(fā)揮作用，介導(dǎo)細(xì)胞的分裂遷移和招募[20]。

2.2 細(xì)胞外基質(zhì)在組織生成、修復(fù)、再生中的作用在胚胎發(fā)育期，細(xì)胞外基質(zhì)在介導(dǎo)生物物理刺激、傳導(dǎo)生化分子信號(hào)、形成空間結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮重要作用[21]。層粘連蛋白，在原腸胚形成期有助于細(xì)胞的粘附和增殖，纖維連接蛋白、膠原蛋白Ⅳ和硫酸乙酰肝素糖胺聚糖在發(fā)育過程中形成較晚。之后一些基質(zhì)中結(jié)構(gòu)成分，如基底膜逐漸形成。細(xì)胞外基質(zhì)中特定的結(jié)合位點(diǎn)，能夠引導(dǎo)器官的發(fā)育和成熟。如纖維連接蛋白可作為一個(gè)配體，引導(dǎo)分支形態(tài)的發(fā)生。

細(xì)胞外基質(zhì)在組織再生中發(fā)揮重要作用，其破壞或是產(chǎn)生過量均會(huì)影響組織的損傷修復(fù)。骨膜蛋白，通過調(diào)節(jié)瓣膜和腱索膠原蛋白的表達(dá)和構(gòu)像，來支持心臟內(nèi)膜的重塑發(fā)揮心臟瓣膜的作用。在創(chuàng)傷修復(fù)過程中，細(xì)胞外基質(zhì)的毀壞導(dǎo)致其失去機(jī)械支持能力。細(xì)胞外基質(zhì)介導(dǎo)的應(yīng)力應(yīng)變，在組織修復(fù)和再生過程中也發(fā)揮重要作用。Venkatachalam MA等1978年報(bào)道急性腎小管壞死，壞死的腎小管細(xì)胞會(huì)從基底膜上脫離，然后幸存腎小管內(nèi)皮細(xì)胞，在基底膜上能夠經(jīng)過去分化和增殖，恢復(fù)腎小管的完整性。同時(shí)如產(chǎn)生過量細(xì)胞外基質(zhì)，修復(fù)過程就會(huì)變得異?；钴S。這是因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)的扭曲，成為修復(fù)障礙，甚至?xí)l(fā)展成為一種自身疾病狀態(tài)，如組織的纖維化等。鑒于細(xì)胞外基質(zhì)在組織創(chuàng)傷和修復(fù)中的作用和其優(yōu)良的特性，細(xì)胞外基質(zhì)被廣泛應(yīng)用于

組織工程生物支架材料。

2.3 細(xì)胞外基質(zhì)應(yīng)用于組織工程 Grillo等1964年最先對皮膚組織進(jìn)行脫細(xì)胞處理，獲取了脫細(xì)胞的皮膚組織。之后陸續(xù)出現(xiàn)各種脫細(xì)胞生物材料，如脫細(xì)胞的心血管系統(tǒng)、小腸粘膜下層、泌尿系統(tǒng)、軟骨組織、心臟瓣膜、膀胱、心包、腦、腹膜間皮、小腸、真皮。

2.3.1 真皮∶近年來，脫細(xì)胞真皮因其生物相容性良好、可有效引導(dǎo)宿主的組織生成的特性，臨床上在燒傷、腹疝修補(bǔ)術(shù)和整容外科方面得到廣泛應(yīng)用。Wainwright[22]應(yīng)用脫細(xì)胞異體真皮進(jìn)行復(fù)合移植覆蓋Ⅲ度燒傷創(chuàng)面，取得了良好的修復(fù)效果。Feng等[23]首先研制出脫細(xì)胞異種（豬）真皮基質(zhì)并成功應(yīng)用異種真皮與自體薄皮片復(fù)合移植修復(fù)深度燒傷創(chuàng)面，隨后在國內(nèi)的臨床上得到廣泛應(yīng)用。

2.3.2 小腸粘膜∶脫細(xì)胞的小腸粘膜組織是應(yīng)用最為廣泛的細(xì)胞外基質(zhì)材料。來源于豬的小腸粘膜經(jīng)過脫細(xì)胞處理后，可應(yīng)用于多種哺乳動(dòng)物的缺損組織的重塑和再生。Gu等[24]對豬小腸粘膜下層進(jìn)行脫細(xì)胞處理后用于修復(fù)兔跟腱缺損，術(shù)后未發(fā)現(xiàn)明顯炎癥反應(yīng)及排斥反應(yīng)。術(shù)后16周小腸粘膜下基質(zhì)為宿主肌腱完全替代，對其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行檢測，結(jié)果顯示再生肌腱與正常肌腱極其接近。

2.3.3 中樞神經(jīng)∶Crapo等[25]對豬的視神經(jīng)、脊髓、大腦進(jìn)行脫細(xì)胞處理，成功獲取了幾種中樞神經(jīng)的細(xì)胞外基質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)其中含有支持神經(jīng)生長的蛋白和生長因子。實(shí)驗(yàn)通過將PC12細(xì)胞種于脫細(xì)胞的脊髓，證實(shí)了其可利于細(xì)胞向神經(jīng)樣細(xì)胞分化。由此結(jié)果顯示，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞外基質(zhì)能夠?yàn)橹袠猩窠?jīng)的再生發(fā)揮組織特異性的優(yōu)勢，有助于中樞神經(jīng)損傷后的功能恢復(fù)。Liu等[26]通過脫細(xì)胞的脊髓聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞，用于修復(fù)大鼠脊髓缺損。運(yùn)用BDA示蹤劑示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，有髓軸突成功長入到脫細(xì)胞的脊髓支架上，促進(jìn)了損傷部位的軸突再生。并且為其提供了有利的神經(jīng)營養(yǎng)微環(huán)境，特別是損傷部位大量的少突細(xì)胞能夠促進(jìn)宿主神經(jīng)細(xì)胞的遷移和增殖，并且可見明顯的髓鞘再生。

2.3.4 周圍神經(jīng)∶施萬細(xì)胞表面的整合素與細(xì)胞外基質(zhì)之間的多重作用，有助于髓鞘形成過程中施萬細(xì)胞的遷移。Mackinnon等[27]將高密度的施萬細(xì)胞種于聚乙醇酸支架并植入裸鼠背部，6周后取出聚乙醇酸支架用于橋接大鼠的坐骨神經(jīng)缺損，2個(gè)月后通過步態(tài)分析和透射電鏡等評(píng)價(jià)其修復(fù)效果。軸突數(shù)目及坐骨神經(jīng)功能指數(shù)均優(yōu)于硅膠管組，和自體神經(jīng)組無顯著差異。研究者認(rèn)為外源性施萬細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)為損傷部位提供大量的生長因子，很好地促進(jìn)神經(jīng)的再生。Keilhoff等[28]將膠原I/Ⅲ型作為神經(jīng)組織工程中的細(xì)胞外基質(zhì)材料，聯(lián)合施萬細(xì)胞構(gòu)成一種復(fù)合物材料，植入Wistar雄性大鼠體內(nèi)。施萬細(xì)胞能夠很好的粘附、生長、擴(kuò)散，并出現(xiàn)賓格內(nèi)帶。Stang等[29]將施萬細(xì)胞與膠原I型復(fù)合物移植入坐骨神經(jīng)損傷的大鼠模型中。結(jié)果顯示，1周后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)有分布的神經(jīng)管；8周后有軸突產(chǎn)生，并且大鼠靶肌的張力和抗力都有一定程度的改善。

細(xì)胞外基質(zhì)因保留了生物組織天然的物理結(jié)構(gòu)，對軸突生長具有良好的導(dǎo)向性。軸突能夠在沒有施萬細(xì)胞的基底膜管道內(nèi)生長，說明基底膜支架不僅能夠作為軸突生長的基質(zhì)，還能作為其再生的管道。Geuna等[30]將骨骼肌進(jìn)行脫細(xì)胞處理，得到富含膠原、層粘連蛋白和纖維連接蛋白的肌膜管。在大鼠體內(nèi)植入肌膜管，能夠引導(dǎo)軸突再生。細(xì)胞外基質(zhì)中保存的一些生長因子，也為軸突再生提供了一個(gè)良好的微環(huán)境。有研究[31]證實(shí)將神經(jīng)通過化學(xué)萃取的方法得到脫細(xì)胞的神經(jīng)基底膜管，基質(zhì)中仍保存有一些粘附分子和生長因子。能夠支持軸突再生，將其應(yīng)用于橋接2cm的神經(jīng)缺損，結(jié)果顯示有助于運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)。Gu等[11]在體外加入維生素C刺激施萬細(xì)胞分泌了大量細(xì)胞外基質(zhì)，其中含有豐富的層粘連蛋白、纖維連接蛋白和一些生長因子。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)細(xì)胞外基質(zhì)能夠引導(dǎo)軸突的生長，同時(shí)運(yùn)用施萬細(xì)胞源的細(xì)胞外基質(zhì)，聯(lián)合神經(jīng)支架材料修復(fù)大鼠坐骨神經(jīng)10mm缺損，獲得了良好的修復(fù)效果。

2.3.5 其他組織器官∶在其他組織器官組織工程修復(fù)過程中，細(xì)胞外基質(zhì)也得到廣泛應(yīng)用。Wilson等[32]應(yīng)用除垢劑聯(lián)合酶消化的方法對狗頸總動(dòng)脈進(jìn)行脫細(xì)胞處理，用于狗的股動(dòng)脈、頸動(dòng)脈和腎下主動(dòng)脈的修復(fù)。結(jié)果顯示，脫細(xì)胞的頸動(dòng)脈能夠?qū)崿F(xiàn)較長距離的血管修復(fù)。Ota等[33]運(yùn)用脫細(xì)胞的膀胱聯(lián)合肝細(xì)胞生長因子用于豬的右心室壁缺損的修復(fù)。目前許多天然的脫細(xì)胞基質(zhì)產(chǎn)品，已經(jīng)經(jīng)過美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)可，并且臨床上得到應(yīng)用，收到了較為理想的修復(fù)效果。

3 展 望

隨著近年來對于細(xì)胞外基質(zhì)組分和功能研究的深入，其良好生物學(xué)性能使其在組織修復(fù)重建研究中得到廣泛關(guān)注。植入宿主體內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)支架材料具有良好的生物降解性和較低的免疫原性，脫細(xì)胞組織的應(yīng)用，一定程度上能夠改善巨噬細(xì)胞引起的炎癥反應(yīng)。同時(shí)，細(xì)胞外基質(zhì)中為細(xì)胞與細(xì)胞之間以及細(xì)胞與微環(huán)境間的信息交流提供了途徑，為營養(yǎng)物質(zhì)向周邊細(xì)胞的傳送提供了傳輸通道。雖細(xì)胞外基質(zhì)在組織工程中得到廣泛利用，仍然存在一些問題。比如去細(xì)胞方法和滅菌方法的標(biāo)準(zhǔn)化、細(xì)胞外基質(zhì)中的生長因子的保存、細(xì)胞外基質(zhì)獲取后的定量、投入商業(yè)化生產(chǎn)后細(xì)胞外基質(zhì)中各種成分的比例配制、立體支架的設(shè)計(jì)和保存等。隨著組織工程技術(shù)和再生理論的進(jìn)展，細(xì)胞外基質(zhì)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中獲得了良好的修復(fù)效果的機(jī)制被進(jìn)一步闡明。運(yùn)用天然細(xì)胞外基質(zhì)，聯(lián)合多聚物有望成為一種理想的組織工程移植物。隨著人們對細(xì)胞外基質(zhì)的不斷深入研究，細(xì)胞外基質(zhì)在組織工程中的應(yīng)用將會(huì)獲得更好的發(fā)展。尤其在細(xì)胞外基質(zhì)修飾組織工程神經(jīng)，及特定細(xì)胞外基質(zhì)修飾的組織工程皮膚、角膜、肌腱、血管、心臟、肝臟和腎臟方向上的應(yīng)用性研究將會(huì)為再生醫(yī)學(xué)及組織工程的發(fā)展帶來新的技術(shù)和新的治療方法。

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Q813.1

B

國家863計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA020502）；國家973計(jì)劃項(xiàng)目（2014CB542202），國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（81130080，81200932）；江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（BK2012658）；江蘇省教育部基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（12KJD180005）；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）。

2014-09-10

1006-2440（2014）05-0425-06