透明质酸预防外科术后粘连的研究进展

1、透明质酸预防外科术后粘连的研究进展杨晓红凌沛学王凤山透明质酸(hyaluronic acid,HA,又称玻璃酸,是1934年由Meyer和Palmer 首次从牛眼玻璃体中分离出的一种酸性黏多糖。70年代开始将1%HA溶液应用于眼科手术和治疗某些骨关节疾病,并由此形成了两门新兴的学科:眼科黏性手术学(viscosurgery和黏弹性补充疗法(viscosupp-lement。近年来,国内外对HA的分布、化学结构、生理功能和临床应用1,2等方面进行了广泛、深入的研究,其已成为具有较高临床价值的治疗药物,主要应用于:眼黏性手术、关节病、软组织修复和作为药物载体等,特别是在预防和减少外科术后组织粘连中

2、取得了较大的进展。本文重点结合HA的生理功能,概述其自防止外科术后粘连方面的研究进展。1 HA的生理功能HA是由(13-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡糖-(14-O-D-葡糖醛酸的双糖重复单位所组成的一种线形聚阴离子电解质。作为人体生理所必需的物质,它广泛存在于动物的各种组织中,包括结缔组织、皮肤、软骨、眼玻璃体和滑液等。HA分子位于细胞间的胶原与弹性纤维等的空间内,由多种细胞的细胞膜所产生,合成后直接进入细胞间质。作为细胞间质的主要成分之一,HA具有填充细胞空间、稳定细胞结构、覆盖和保护细胞的作用。它的重要的生物学作用之一就是稳定纤维蛋白和膜蛋白的细胞间结构。HA和细胞间纤维蛋白结合构成具有

3、黏弹性、保护性、润滑性和稳定性的基质,细胞镶嵌在其中。HA的水溶液具有极强的黏弹性和假可塑性,即使在低浓度时也呈较高的流变学特性。HA的这种高黏弹性和低浓度特性使代谢产物可以从镶嵌有HA分子网筛中的细胞间自由扩散。HA特定的流变学特性取决于它的线性聚阴离子结构,分子量可高达4×1065×106。在水溶液中,HA以无规则螺旋形式存在,有很大的分子容积,使其在低浓度下(<0.01%能够交织缠绕并且互相透入,因而增强了HA的流变学特性3。HA能润滑和保护由胶原网络构成的组织表面(软骨和肌腱和镶嵌于胶原网络中的结缔组织细胞(滑液组织、肌鞘和筋膜。大分子HA作用于淋巴脊髓细胞,

4、可抑制白细胞迁移,单核吞噬细胞的吞噬活性、前列腺素的释放以及淋巴细胞向成淋巴细胞的转化,成纤维细胞的运动和复制也受到抑制。小分子HA的作用正好相反。HA的以上物理化学和细胞生物学特性使其与机体的生理活动密切相关,从而具有较高的临床价值。HA的生理功能可以归纳如下:(1润滑作用(包括关节润滑和细胞间润滑;(2抑制白细胞迁移和吞噬细胞的吞噬活性;(3调节细胞移动和吞噬作用;(4抑制出血;(5促进伤口愈合和组织再生4。2 粘连的形成机理作为临床的常见现象,外科术后粘连可导致严重的临床并发症,如肠梗阻、腹腔和盆腔疼痛、不育症等,增加再次手术的困难以及发生进一步并发症的潜在危险。粘连常伴随在普通腹腔、妇

5、科、矫形外科和心血管手术后,通常发生于分离的组织表面黏附在一起时的组织修复过程中,可解释为组织和器官之间的附着5。当粘连影响正常组织功能时即成为术后并发症。国外调查发现,54%74%小肠梗阻是由腹腔粘连引起的。妇女盆腔粘连的主要原因是手术、感染和子宫内膜异位,55%以上的盆腔粘连患者是由妇科手术引起的。美国1993年的统计数据显示,用于治疗腹腔粘连方面的费用已高达1.2亿美金。因此,深入探索粘连形成的原因以预防和减少外科手术后粘连已成为当今外科领域的重点研究方向。2.1 粘连的形成近几年来,对粘连的形成机理从组织、细胞和分子角度有了较全面的认识,粘连发生于正常的伤口愈合过程中,一般在创伤后5d

6、7d形成。在雄性动物中,腹膜为一封闭的囊腔,在雌性动物中腹膜与输卵管膜相连,它在疏松的间皮组织表面形成一连续的间皮细胞层,含有血管、胶原、弹性纤维和大量细胞,如淋巴细胞和巨噬细胞。目前,大多数研究者一致认为伤口愈合的过程如下:(1手术后48h在腹膜伤口处形成巨噬细胞层;(2间皮细胞由相邻表面迁移或由与伤口接触的上皮细胞产生,然后增生;(3伤口修复,大约在7d间皮愈合。2.2 粘连形成机理造成粘连的原因可归述如下:(1手术创伤;(2局部缺血,手术过程中经常要切断血液流动,导致局部缺血,引起炎症反应和粘连;(3异物存留,如手套上的滑石粉,缝合材料等引起炎症反应,从而造成粘连;(4出血和暴露伤口表面

7、;(5细菌感染。目前公认的粘连形成过程很复杂,涉及纤维蛋白溶解机理丧失或减弱;各种细胞的迁移和增生,包括炎症细胞、间质细胞和成纤维细胞;另外还有细胞间质的合成和沉积。手术组织损伤引起炎症反应,释放出富含纤维蛋白的血清渗出物,纤维蛋白血块在组织损伤3h内引起相邻组织的纤维蛋白粘连,而纤维蛋白溶解需要清除这些纤维蛋白。研究认为,纤维蛋白沉积和降解之间的平衡是导致粘连形成的决定因素6。正常腹膜间皮细胞中的纤维蛋白溶解剂-纤溶酶原激活剂(tPA在组织创伤后水平降低,同时tPA的抑制剂水平增加。纤维蛋白溶解活性受到较长抑制后就会形成永久粘连7。1d3d后纤维蛋白粘连基质被含巨噬细胞、成纤维细胞和巨细胞的

8、肉芽组织所取代,4d后,产生大量胶原纤维,并形成纤维蛋白网,内含胶原束、成纤维细胞和巨噬细胞,同时上皮细胞中可见纤细的血管。大约1 2个月后,纤维蛋白粘连完全成熟。由此可见,粘连的形成主要是因为纤维蛋白的沉积超过纤维蛋白溶解,这在发生炎症和局部缺血时较为严重。2.3 预防粘连的方法预防粘连的目的是在保留正常伤口愈合和避免感染的前提下,消除或减少粘连的发生率、严重程度和反应程度。目前常用的方法主要有两种途径:调节手术技术和使用辅助剂。2.3.1 调节手术技术此技术有三种:(1减少直接手术,即采取保守疗法,在开放性手术中选择腹腔镜和胸腔镜;(2减少手术过程中的创伤,包括细心操作,避免局部干燥,勿缝

9、合腹膜伤口以减少局部缺血;(3避免体内导入异物,如滑石粉等。调节手术技术的办法在一定程度上起到减少粘连的作用,但从粘连的形成原因来看,并不能很有效地预防粘连。2.3.2 防粘连剂主要有两种方式:药物和隔离剂(见表1。表1 防粘连剂药物抗凝剂:双香豆素、肝素、水蛭素抗炎剂:抗组胺药(如异丙嗪、激素(如地塞米松、氢化可的松、氢化泼尼松、非甾体抗炎药(如布洛芬、羟基保泰松钙通道阻滞剂:盐酸地尔硫、硝苯地平、盐酸维拉帕米细胞生长抑制剂:氟尿嘧啶水解剂:透明质酸酶、链激酶、尿激酶、胃蛋白酶、tPA隔离剂大分子溶液腹腔内灌注剂:透明质酸、琼脂、白蛋白、樟脑油、羟甲基纤维素钠(CMC、硫酸软骨素、右旋糖酐(

10、瑞士产品Hyskon,为32%右旋糖酐70的10%葡萄糖溶液、聚乙烯吡咯烷酮(PVP物理隔离剂:膨化聚四氟乙烯(ePTFE,美国产品Preclude,即Gore-Tex手术膜、氧化再生纤维素(美国产品Interceed,TC7近年来,对于以上各种预防粘连的方法进行了广泛、深入的研究5,8,但是由于存在全身给药缺乏有效的药物载体不能达到粘连部位、腹膜的快速吸收限制了药物的半衰期、隔离剂在体内无法生物降解、存留时间短以及缺乏安全性等方面的原因,尚未获得临床的普遍认可。3 HA的临床应用近年来,HA的临床应用日益广泛,除用于眼科黏性手术、治疗骨关节病外,还可用于烧伤治疗、矫形外科手术和作为诱导靶向给

11、药载体(hyaluronan inducedtargering,HIT,并相继有正式商品上市,如Healon(Upjohn-Pharmacia,Viscoat(Alcon,ARTZ(日本生化学株式会社,爱维和施沛特(正大福瑞达制药有限公司等,均取得了较好的疗效。近年来,大量的动物实验和临床应用表明,HA在预防和减少外科术后粘连中为一安全、有效和理想的药物。1980年,HA首次成功地应用于屈肌肌腱修复过程中以减少粘连的形成9。Weiss采用交联的HA凝胶治疗术后创伤引起的兔伸肌趾长肌肌腱粘连10,大大降低了粘连的程度。最近,美国Genzyme公司相继推出三种HA制剂用于防止术后组织粘连:(1HA

12、的磷酸生理盐水溶液(sepracoat,用于手术过程中保护腹膜表面,以免受手术损伤11,称为“组织预覆盖剂”(tissue precoating。该溶液的动物实验结果表明可有效地减少浆膜损伤、炎症反应和术后粘连11。同时多中心临床随机试验也证实了它可明显降低粘连的发生率、严重程度和粘连程度12。(2HA-羟甲基纤维素钠(HA-CMC生物可吸收性膜(seprafilm,无毒,无免疫原性,具有生物相容性13。HA-CMC手术后覆盖于创伤组织表面,1d后即转化为水合凝胶,在间皮再生过程中可持续7d,28d内油体内清除,不需缝合,出血时仍然有效。动物和临床试验均表明这种HA-CMC隔离剂可有效地减少术

13、后粘连的发生率、严重程度和粘连程度11,14,15,该制剂已在欧洲和北美上市。(3HA凝胶剂(Seprager在腹腔镜手术和开放镜手术中应用。美国的另外一公司Lifecore利用微生物发酵生产的HA做原料,研制出了铁交联的0.5%HA凝胶(Lubricoat gel,目前正在临床试验阶段。与传统方法相比,HA可有效地作用于粘连部位、易于使用、不影响正常的伤口愈合过程、具有生物相容性和可降解性,在防止术后粘连方面具有不可比拟的优越性。HA防止术后粘连的机理可推测为:(1将受伤组织与正常浆膜分离,起到空间阻隔作用和润滑作用,减少摩擦;(2抑制出血和渗出,减少能形成永久粘连骨架的血块数量,抑制纤维蛋

14、白沉着;(3抑制术后炎症细胞迁移和吞噬作用,促进伤口愈合;(4刺激浆膜间皮细胞的生长和分化,使创伤浆膜达到生理性修复。4 展望HA因其独特的物理化学特性和细胞生物学作用,已成为防止术后组织粘连不可或缺的治疗药物,广泛地应用于腹腔、妇科、肌腱和心血管等手术中,市场潜力十分巨大。目前,临床上使用的HA制剂尚存在一些不足,如分子量不够大,浓度较低,体内滞留时间短,有的剂型不易进行大规模生产等。因此,进一步研究、开发不同剂型、分子量、浓度的HA制剂以求最大程度的发挥HA在防止组织粘连方面的作用,必将在医药领域开创巨大的社会和经济效益。参考文献1 沈渤江,凌沛学,张天民. 生化药物杂志,1986,7(3

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