快速皮肤扩张术基础研究进展

快速皮肤扩张术基础研究进展
皮肤软组织扩张术开展已有20余年,在整形和修复重建外科中的应用已经相当广泛,而且应用范围仍在不断拓宽,基础理论研究也日趋深入。

但是,仍然有许多理论和实际应用中的问题悬而未决。

快速皮肤组织扩张术是近十年研究的重点课题。

经MEDLINE检索和文献回顾,本文将快速皮肤扩张术后皮肤面积增加来源,回缩情况、组织血流动力学、组织形态学及生物力学变化综述如下。

1扩张后皮肤面积增加的来源和回缩情况
1.1皮肤经一定容量扩张后,一般局部面积增加80%～140%[1]。

扩张后扩张器上皮肤来源包括:①扩张区原始面积;②组织蠕变;③生物性生长;④弹性扩张;⑤周围组织移行[2]。

皮肤蠕变和生长面积是扩张产生的皮肤净增面积,扩张6周可使皮肤面积净增59%,周围皮肤向扩张基部的移行面积为10%～20%[3]。

持续扩张5天净增22%,术中扩张净增7.4%[4]。

快速扩张15天净增45.7%,快速扩张10天净增44.4%[1],从组织学角度看来源可能有:①细胞数量增加,表皮细胞有丝分裂在扩张24h就增加非常明显,48h有丝分裂增殖增加了3倍,细胞的增殖是组织增加的主要来源[5];②由于囊内压不断增加,扩张局部表面张力也不断增加,牵拉组织使细胞间隙增宽,部分组织细胞形态被拉长,导致细胞间质增生。

③扩张表面张力增加使得邻近组织受牵拉而向扩张区移行[13]。

快速扩张术的面积增加来源中,细胞分裂增殖所占比例稍小(比常规扩张低 4.7%)而牵拉周围组织移位占的比例较大(高于常规法6.65%)[6]。

比较快的快速扩张依靠组织力学特性,主要为组织机械蠕变和弹性扩张,常规扩张主要通过刺激组织增生,为组织生物性生长。

1.2组织结构特点及组织受力情况是皮肤回缩的重要影响因素。

快速扩张后皮肤结构的改建低于常规扩张皮肤,组织粘弹性和断裂强度较大是快速扩张后皮瓣回缩较大的原因。

由于快速扩张后纤维包膜厚度远低于常规扩张,粘弹性弱,对皮瓣后期回缩影响较小。

李江等的实验研究发现,持续快速扩张皮瓣早期回缩明显,移植后1周达高值,术后10天收缩皮瓣开始舒展,术后两月扩张皮瓣宽度恢复至正常皮瓣水平,局部组织柔软度与正常组织接近[8]。

有人认为,皮肤回缩主要取决于真皮层内弹性纤维的应力状态,快速扩张术大于常规扩张,因此皮肤即时回缩程度大[9]。

2扩张后组织血流动力学变化85年Marks首先对快速扩张进行了研究,
以猪为模型,观察了快速扩张过程中皮肤TPO2的变化和扩张皮瓣的活力,5天完成快速扩张,证实快速扩张后皮瓣存活长度比正常任意皮瓣高97%,活力增强,也证实了[10,11]快速扩张后皮瓣在血液动力学上的可靠性。

Schneider研究发现,快速扩张9天和慢性扩张9周后的扩张皮瓣的存活能力,明显高于正常任意皮瓣,而
快速扩张后皮瓣的活力稍高于慢性扩张皮瓣,但统计学处理结果显示差别不明显[2],快速扩张和常规扩张后皮瓣的微循环血流量增加,所以扩张后皮瓣的活力增强,存活率也提高[13,14]。

在常规扩张,注液后组织血流量降低到极低水平,24h后经皮氧分压恢复到正常值的80%[15],而持续恒压扩张后,组织血流量保持在正常值的50%左右,波动范围不大[16]。

现在研究认为,快速扩张真皮层内有大量新生毛细血管,是皮瓣成活力增强的组织学基础[9],从生物体视学观察,快速扩张皮管产生额外皮肤同时有大量血管增生,其血管密度和血管体积分数显著增加,从而保证血供。

组织血供定量研究证实,快速扩张组织血供明显增强,与常规扩张比较无差异[17]。

总之,快速扩张后皮瓣活力及组织血流量明显提高与常规扩张无差异,其生理过程很复杂,可能与扩张组织有生长因子(VEGF)表达有关[18],需进一步探索。

但也有学者提出,快速扩张缩短了时间,但也有可能导致组织坏死[1]。

Keller 快速扩张实验中有1只狗局部组织坏死,扩张器外露[19],所以临床上需要注意。

3扩张后组织形态学变化Austed[20]研究发现,扩张后24h基底细胞有丝
分裂增加3倍,约第5天恢复到正常水平,再次注水扩张可再次诱发有丝分裂增加,将扩张器液体部分抽出则基底细胞有丝分裂活动减少。

Olenins[21]研究发现,人皮肤扩张皮瓣术后7天～8天表皮层有丝分裂细胞密度为8.9个/mm,而正常皮肤为2.9个/mm,有丝分裂细胞多位于基底细胞层,单个或簇状分布,扩张引起的基底细胞有丝分裂增加是一个长期的过程,真皮乳头层毛细血管内皮细胞及真皮网状层成纤维细胞密度也增加。

快速扩张后表皮细胞的有丝分裂活动也增强。

而Greenbaum[22]则发现,常规扩张后表皮组织增生,真皮、肌层和脂肪组织的厚度均有下降,有血管增生,而快速扩张后,组织无明显变化。

Baker[23]研究发现,快速扩张后胶原纤维和弹力纤维有轻度的重新排列,胶原纤维排列更趋平行,有时甚至出现弹性纤维的断裂现象,认为机械压力引起体液和粘多糖转移而致组织脱水进而刺激皮肤增生。

快速扩张皮肤胶原合成增加,真皮中胶原合成的增加是通过成纤维细胞实现的,免疫组化检查发现,快速扩张和常规扩张后,胶原合成均从原每毫克
组织286cpm上升到每毫克组织400cpm,增长了40%[24]。

在扩张期胶原纤维的密度无明显下降,但胶原总量有增加[3]。

研究表明,快速扩张后组织反应包括:表皮增生,真皮胶原表达,早期纤维组织形成及扩张囊周围纤维结缔组织形成[19]。

快速扩张后表皮层增厚,以棘细胞层和基底细胞层为明显,真皮中胶原纤维,弹性纤维含量下降,真皮变薄,皮下组织、肉膜均变薄,包膜主要由胶原纤维和成纤维细胞构成,富含血管[25]。

组织超微结构观察发现,快速扩张后表皮层基底
细胞有丝分裂活跃,内含大量粗大而散在的张力丝,真皮层内含有大量排列紧密的胶原纤维束,成纤维细胞体积大,胞浆丰富,胞核及核仁大,有大量新生毛细血管[9]。

Feulgen法DNA染色见扩张后基底细胞DNA含量明显增高,表明扩张过程加速了表皮有丝分裂、表皮复制[26]。

尽管超微结构变化显示,成纤维细胞功能活跃,胶原合成代谢增强,但在比较短的时间内无法提供足够的胶原纤维,以弥补变薄的真皮,只有在扩张结束后5周真皮才开始转厚[27]。

Johnson、Olenius、王长
征也报道快速扩张促进皮肤细胞分裂增殖,同时间质内成纤维细胞也增多,而扩张
术后期真皮层胶原含量才增加,有真皮继续生长的证据。

Loffler研究发现快速
扩张后,最初几天Ⅰ、Ⅲ型前胶原蛋白基因表达明显减少,9天后Ⅰ型前胶原、16天后Ⅲ型前胶原基因才有表达。

Plenzrinwei认为扩张最初4天Ⅰ型和Ⅲ型前胶原基因在表皮下、真皮无表达,只在扩张囊周围区Ⅲ型前胶原基因表达水平有少量增加。

7天后在真皮、囊周Ⅲ型前胶原基因表达增加,9天后在皮肤全层Ⅰ型前胶原基因轻微表达,在囊周表达强烈。

40天后Ⅰ型前胶原基因表达恢复正常,85天Ⅲ型前胶原基因表达恢复正常。

4扩张后皮肤生物力学特性
4.1皮肤软组织快速扩张后能延伸增加皮肤面积,主要由其生物力学性质所决定,Takei[30]通过文献回顾,认为最近研究表明,多种细胞生物力学变化受应力刺激影响,在伸展诱导的信号转导途径中各种生长因子起重要作用。

扩张术作为机械应力刺激,激动了生长细胞的信号转导系统,在细胞因子、细胞骨架系统和蛋白激酶,等细胞和分子水平,介导了一系列级联网络效应,引发细胞增殖,新生的皮肤生成。

Lantieri等用免疫组织化学方法,首次证明扩张的皮肤内血管内皮细胞生长因子(VEGF)增多,在真皮浅层、毛囊及皮脂腺均有强烈表达,为扩张的组织血管生成研究在生物学方面开辟新的领域。

Nishizuka[31]认为,蛋白激酶C(PKC)在信号转导中起重要作用,应力刺激时PKC调节细胞生物学效应。

Takei[32]研究发现,急性应力刺激时角朊细胞的PKC活性升高,而且伴有从胞液中移到膜部的易位现象,PKC阻断应力引起的细胞形态改变和排列方式的改变。

因此,认为PKC在调节角朊细胞增殖分化中有重要作用。

Smith[33]认为应力刺激改变了细胞外基质,进而改变原生质膜和粘接复合物。

证明应力刺激不仅可使细胞增值,还可促进细胞外基质的增加。

4.2皮肤具有的粘弹性是皮肤扩张的组织学基础。

皮肤的真皮组织结构包括:胶原纤维和弹性纤维等细胞外基质成分,胶原纤维是真皮层的主要成分,由成纤维细胞分泌合成,主要为Ⅰ、Ⅲ型胶原,基质也可以参与胶原的合成代谢[34],当快速扩张时,皮肤被过度拉伸,真皮中的胶原纤维和弹性纤维被拉长,彼此平行排列,基质中的液体成分在纤维网隙中重新分布,皮肤的粘弹性明显下降,与常规扩
张皮肤的粘弹性下降非常相似[35]。

可见快速扩张虽然改变了皮肤某些生物
力学特性,但与常规相比没有更大损伤,范志宏认为,扩张可致皮肤粘弹性下降,与扩张刺激的强度有明显关系,与扩张刺激间隔时间关系不大。

翟晓梅[36]也认为,扩张后皮肤有结构性损伤,弹性和韧性均下降。

也有研究认为,扩张是介于组织再
生修复与瘢痕修复之间的一种中间状态[37]。

皮肤的应力松弛特性,即维持皮
肤一定拉伸长度所需的力,随时间延长而下降的特性,与皮肤胶原纤维的含量有关,因此,也能反映皮肤中胶原纤维的密度和含量。

范志宏认为,快速扩张的皮肤生物
力学特征介于正常皮肤与常规扩张皮肤之间。

Wee发现,持续快速扩张后皮肤的应力松弛特性比正常皮肤明显增加,而断裂强度下降[38]。

翟晓梅发现,扩张后皮肤的断裂负荷、最大钢度和最大拉伸长度均较正常减少,以快速扩张后造成的组织损伤为明显,皮肤易拉断,表明扩张导致皮肤的胶原纤维、弹性纤维结构排列发生改变,皮肤有结构性损伤,并使其生物力学性质有改变,使皮肤伸展性下降和抗变形能力降低。

扩张后6个月皮肤生物力学性质有改善,但尚未恢复至正常。

但Mustoe认为,扩张后皮肤的弹性和蠕变性与未扩张皮肤无明显的差异,快速扩张皮肤的断裂强度也下降不多。

5药物辅助快速扩张术1985年Lee[39]首先报道了细胞松弛素D在扩张
术中的作用,相继有Liang,Netscher,Joseph,David,石平佳子等实验研究发现前列腺素E2、秋水仙碱、透明质酸酶、罂粟碱、抗肌动蛋白剂、DMSO等药物,体外给药,利于增加扩张效率,缩短扩张时间[40～44]。

Raposio将DMSO用于临床,发现局部应用60%DMSO可增加每次注水量,提高扩张效率,明显缩短扩张时间[45]。

认为这些药物通过降低细胞与基质结合而影响细胞外基质的作用,进而增加扩张效率[30]。

鲁开化等将地塞米松、利多卡因、抗生素(庆大霉素、甲硝唑)注入扩
张囊内,起到辅助扩张作用。

总之,快速皮肤扩张术在临床上应用日渐广泛,基础
理论研究有一定进展,但有些理论与临床问题尚待进一步研究。

如:如何用药物促细胞增殖,从而获得皮肤最小张力,皮肤表面积最大的利息增加,最佳的扩张速度和时间。

这些理论与临床问题需要进一步研究和探索。

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