皮肤的再生与修复临床问题和实验现象的思考课件

1、皮肤的再生与 修复 - 基于临床问题和实验现象的思考再生与修复本质的形象描述组织损伤组织修复溃疡形成瘢痕形成组织再生正常组织？对再生能力多样性思考？需要回答蝾螈为什么能够实现完全再生？人体皮肤的结构（一） 角朊细胞 表皮 树枝状细胞 麦克尔细胞皮肤 真皮层 皮下组织2022/7/28人体皮肤的结构（二） 角朊细胞 角质层 透明层 表皮 颗粒细胞层 棘细胞层 基底细胞层 树枝状细胞（黑色素细胞、郎格罕细胞、未定型细胞） 麦克尔细胞（与神经终末密切接触，为慢适应感受器）2022/7/28人体皮肤的结构（三） 乳头层真皮 网状层2022/7/28皮肤附属器官毛囊、皮脂腺汗腺2022/7/28人体皮肤

2、损伤后是如何修复的人体皮肤损伤后形成创面，创面愈合是机体的自然修复机制人体皮肤损伤后的修复为“补偿性”再生表皮损伤后的修复是再生，但有限度真皮损伤后的修复不是再生，是替代性修复，修复过度则为增生性瘢痕2022/7/28 创面愈合是一个既古老又现代的热点医学问题（一）认识不同类型创面、不同个体、不同部位创面愈合的差异不同的伤口类型愈合过程不尽相同切割伤组织缺损伤烧伤撕脱伤烧伤创面愈合过程示意图皮肤结构及烧伤深度的组织学划分 I degreeII degreeIII degree2022/7/28不同深度烧伤创面修复特点 全层真皮缺损范围与创面愈合的关系 3cm 5cm皮肤结构与创面修复（切割伤）

3、 皮肤结构与创面修复（切割伤） 皮肤结构与创面修复（窦道创面） 不同部位伤口愈合时间不尽相同以拆线时间为例：头面部：35天躯干：710天四肢：1014天不同年龄的创面愈合能力老年人成年人婴幼儿新生儿（二）创面愈合的理论认识PMNM表皮真皮血小板创面红细胞损伤皮肤表面FibrincoagulationTGF-PDGFPMNEarly inflammation(24h)Late inflammation （48h）M成纤维细胞胶原表皮细胞Proliferation（72h）Remodeling (weeks to months) 创面愈合的现代概念创面愈合过程在机体的调控下呈现高度的有序性、完整性

4、和网络性。 创面愈合是一个复杂而有序的生物学过程，主要包括炎症反应、细胞增殖/结缔组织形成、创面收缩和创面重塑几个阶段。愈合过程的各个阶段间不是独立的，而是相互交叉、相互重叠，并涉及多种炎症细胞、修复细胞、炎性介质、生长因子和细胞外基质等成分的共同参与。创面修复的现代理论和概念生长因子：EGF FGF VEGF PDGF炎症细胞：中性粒细胞、巨噬细胞等修复细胞：表皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞受体、信号转导、细胞增殖、细胞凋亡细胞外基质：“铺垫、引导、激活或抑制”等作用创面修复的三个特征-序贯性炎症阶段增值修复阶段组织重塑阶段创面愈合序贯性特点的启示创面修复的自愈特点要保持创面愈合序贯环节的

5、连续性创面愈合不是靠一种“药物”能够“包打天下”的。创面修复的三个特征-区域性 烧伤局部炎性介质水平升高: IL-1, IL-6, IL-8, TNF, C3a, C5aIL-8 正常 邻近 烧伤创面创面愈合区域性特征的启示创面治疗要注重创面局部的处理创面局部血管闭塞学说创面局部处理的病例介绍创面修复的三个特征-时限性炎症反应创面重塑细胞增殖停止愈合创面愈合时限性特点的启示促进创面愈合的治疗手段应该在有效的“时间窗”内给予，“过了这个村就没这个店”伤口处理原则保护创面愈合环境促愈手段创面修复失控的概念慢性创面状态组织学和细胞能学等改变急性和慢性创面的病理生理特征（由慢性创面向急性创面的转变）慢

6、性创面的致病原因全身因素：糖尿病、免疫功能低下、营养不良、神经系统疾病、恶性肿瘤、化疗后等局部因素：感染、局部皮肤长时间受压、下肢静脉曲张破溃、不合理的创面处理手段、放疗局部损伤等慢性创面的临床共同特点病程较长，创面深在，坏死组织多见，感染顽固，常见肉芽组织老化、水肿，创面上皮化迟缓或不能上皮化等表现。 慢性创面的治疗原则祛除病因培育良好的创面床促愈（植皮或保守自愈）2022/7/28挑战创面愈合临床和理论问题2022/7/28一、特大面积三度烧伤创面覆盖问题三度烧伤创面床没有皮肤附件再生表皮残余少量自体皮不够覆盖大面积创面异体皮移植要排异2022/7/2890%10%Intermingled

7、 transplantationAfter excision of the eschar , the allo skin was grafted over the wound. Meanwhile, many small holes were punched on the large sheet of alloskingraft.Intermingled transplantationThe autoskingraft was harvested from the donor site and cut into 5 5 mm ( a quarter square cm )Intermingle

8、d transplantationThe small autografts were inserted into the holes of alloskin.The allograft will be replaced slowly and unnoticed by the gradual coalescence of the expanding autografts Intermingled transplantation - Clinical observationThe best condition for alloskin replaced and autoskin expanding

9、:Under the naked eye, rejection of the allograft is shown by repeated desquamation. Distance: less than 1 cmAutoskin: not less than 0.25 cMax. autoskin expanding ratio: 1 to 10 Intermingled transplantation - Histological observationFollowing the rejection of the alloepidermis by the host, the autoep

10、ithelium of the inlaid autoskins creeps in between the epidermis and dermis of the allograft. The allodermis is degenerated and absorbed under the coverage of the autoepidermis.This provides an epidermal protection of the wound throughout the healing process. 二、糖尿病合并创面难愈机制的新认识传统的观点与我们面临的问题神经血管病变是糖尿病

11、创面难愈的传统观点糖尿病重要的病理生理特征是高血糖问题为什么糖尿病难愈创面的主要病理机制是神经血管病变，而不是血糖升高？是否可认为血管神经病变是高血糖所指的病理结果而不是始动原因？是否高血糖可以直接影响糖尿病创面的愈合过程？ 是否皮肤组织在糖尿病高糖环境下本身就会遭到损害？（一）糖代谢紊乱与创面难愈血糖与皮肤组织糖含量的关系皮肤组织糖含量与创面难愈的关系浅二度烫伤后14天高糖和晚期糖基化终末产物(AGEs) 高糖 糖代谢紊乱 AGEs 蓄积 (advanced glycation end products) AGEs的病理生理作用AGEs是蛋白质的氨基与糖的醛基在非酶促反应下生成蛋白质、多肽等

12、糖基化后生物学功能发生改变改变基质-基质、基质-细胞和细胞-细胞之间的相互作用改变与创面愈合相关修复细胞的生物学行为改变生长因子以及相关细胞外基质的活性AGEs的过多蓄积可能是糖尿病创面难愈的重要机制之一NormalDiabetes4周8周12周糖尿病皮肤的组织学和病理生理特点AGEs蓄积的组织学依据5.5mMol glu5.5mMol glu+0.4mg/ml AGEs27.5mMol glu+0.2mg/ml AGEs内皮细胞的凋亡 (YOYO-1 staining)27.5mMol glu+0.4mg/ml AGEs5.5mMol glu+0.2mg/ml AGEs27.5mMol gl

13、u成纤维细胞的凋亡(Annexin-V-FLUOS Staining)内皮细胞、成纤维细胞对 高糖，AGES耐受性比较实验现象的分析高糖、AGEs对修复细胞的生物学行为存在不利影响，且呈时效和量效关系，AGEs的损害作用大于高糖糖尿病皮肤创面AGEs的含量与病程有关成纤维细胞对高糖和AGEs的耐受性大于内皮细胞（二）糖尿病皮肤菲薄现象的形成机制Epidemis thinner 0.016 VS 0.037 mm Dermis thinner 0.147 VS 0.318mm糖尿病皮肤厚度变薄 DM S phase 3.31% G2/M phase 0.45%normal S phase 34.

14、33% G2/M phase 2.22%impaired proliferation角质形成细胞增殖分化异常 P 0.05aMMP-2, aMMP-2/TIMP-2 增加 aMMP-2（ng/ml） TIMP-2（ng/ml） aMMP-2/TIMP-2diabetes 2.3380.1104* 32.1943.3245 0.0740.005*normal 1.8080.2004 38.841.9746 0.0470.005糖尿病皮肤胶原蛋白糖基化 A B图 A， AGEs in mormal rat skin（IH 400） 图 B， AGEs in diabetic rat skin（IH

15、 400）胶原产生下降bFGF生长因子及其受体糖基化FGFR1提出一个新概念 “糖尿病皮肤隐性损害”现象 “Underlying Disorder”糖尿病皮肤组织在未损伤的情况下已经存在着组织学和细胞生物学行为的改变，从而呈现皮肤菲薄的现象。这一DM皮肤的异常改变称为“糖尿病皮肤隐性损害”。“隐性损害”可能是糖尿病皮肤易损或创面形成后难以愈合的重要原因之一。 截至2003年8月12日查新：未见相关报道 （三）糖尿病创面与生长因子糖尿病烫伤创面组织bFGF表达并不减少 Western 糖尿病烫伤创面愈合过程中FGF糖基化的证据（伤后14天） 糖尿病创面存在生长因子糖基化bFGF促进创面愈合的临床

16、观察糖尿病患者1X1.5cm全层皮肤缺损创面外用bFGF，伤后14天实验组创面愈合面积明显大于糖尿病组，与正常对照组无显著差异解释临床的疑问：为什么糖尿病创面生长因子含量并不低，但不能自愈？而外源性生长因子的应用能够促进愈合。（四）糖尿病创面的异常炎症反应现象糖尿病创面形成炎症带障碍糖尿病大鼠皮肤伤后36h H&E.染色（光学显微镜10）显示有大量炎症细胞的弥散性浸润，炎症带形成障碍糖尿病创面愈合进程中显示异常炎症反应糖尿病创面愈合进程中胶原呈散在局灶性变性、肿胀、断裂MMP2/TIMP2比例失衡创面组织中MDA含量明显升高正常对照糖尿病组 糖尿病创面的愈合是一个 伴有组织进行性损害的修复过程

17、；解释了临床疑问：创面进行性损害现象可能是糖尿病创面愈合后容易复发破溃的原因之一也是创面难愈的原因之一（五）AGEs 对糖尿病创面愈合过程中新生血管化的影响创面血管化证据糖尿病创面血管内皮细胞的数量与增值能力与正常创面没有显著差异；新生血管内皮细胞很好地形成血管腔； 组织学研究可见糖尿病创面血管形成障碍现象； Normal controlDiabetic group烫伤后14天创面血管化证据糖尿病糖尿病糖尿病对照组对照组对照组G糖尿病糖尿病糖尿病对照组对照组对照组G Nor Glu AGEsAGE+GluMannitol不同培养条件下血管养结构形成的比较不同培养条件下血管养结构形成比较的统计学

18、结果正常组和糖尿病组创面 Ang-1 mRNA 表达的比较 *正常组和糖尿病组创面 Ang-2 mRNA 表达的比较 结论:糖尿病创面存在新生血管形成障碍其机制可能与Ang-2 的异常持续表达有关而Ang-2 的异常持续表达则与创面局部高糖及其导致的糖代谢紊乱和AGEs的局部蓄积有关（六）糖代谢紊乱与糖尿病皮肤神经病变的关系NormalAminoguandineDiabetesInsulin有髓神经纤维髓鞘呈现水肿、变性，轴突受挤压；无髓神经纤维空泡形成、变性，微丝微管排列紊乱糖尿病皮肤P物质水平下降结论高糖和 AGEs 皮肤蓄积是引起糖尿病皮肤神经病变并导致创面难愈的重要原因糖尿病合并创面难

19、愈机制研究新进展 -新的理论认识糖代谢紊乱可引起皮肤组织糖含量增高AGEs局部蓄积影响修复细胞的生物学行为，使创面愈合延迟产生糖尿病皮肤“隐性损害”现象导致生长因子及其受体被糖基化引起创面局部异常炎症反应，导致创面发生进行性损害创面新生血管形成障碍引起有髓和无髓神经纤维损害糖尿病合并创面难愈机制：“微环境污染”学说糖尿病皮肤下糖基化值的检测AGE-Reader使用意义：与创面修复相关的重要蛋白多为长半衰期，如：胶原蛋白、纤维结合蛋白、层黏蛋白等创面修复重要蛋白的糖基化是一个长远的危险因素进一步的科学问题高糖和AGEs皮肤局部蓄积血管和神经病变皮肤组织隐性损害?糖尿病难愈创面的传统病理分型是否需

20、要更新？三、瘢痕形成机制的“真皮模板缺损”学说2022/7/28背景疤痕研究的热点环节成纤维细胞生长因子细胞外基质Excised woundfibroblastTGF-1CollagenApoptosisMMP/TIMPGene背景令人费解的临床现象成纤维细胞生长因子细胞外基质同样的切割伤口：不同的缝合技能具有不同的愈合效果？启示:疤痕形成的始动环节应该在成纤维细胞等事件的上游 损伤组织结构破坏背景临床现象的启示浅度烧伤不留疤，深度烧伤易长疤深度烧伤创面植刃厚皮易长疤深度烧伤创面植全厚皮不长疤深度烧伤创面ADM刃厚皮不易长疤不留疤易长疤背景有趣的实验现象（一） 松质骨海绵植入大鼠皮下支架部分纤

21、维包裹部分-SMA HEX 400 背景有趣的实验现象（二）海绵脱钙松质骨胶原200um500um1000um完整、连续不完整不连续试验结果：成纤维细胞在不同孔径的ECM中呈现不同的表达时相和功能ECM连续性存在与否可导致不同的细胞生物学行为改变研究结果的启示真皮组织保留的程度不同的三维结构细胞形态功能改变提示：真皮组织是否具有模板样作用？影响细胞的生物学行为 由此，形成瘢痕形成机制的“真皮模板缺损”学说如何在微观化水平上了解真皮基质三维结构的模板作用？对真皮组织三维结构的思考真皮组织细胞外基质为细胞活动提供三维空间真皮基质的三维结构是不规则的任何不规则形态都可以看作是由不同大小的圆所构成不同

22、曲率的组合R1R2R3对不规则形态的思考趋向无穷大的圆趋向无穷小的圆大圆小圆细胞与ECM三维结构的关系在任何不规则的三维结构中，细胞与ECM的粘附均可视为细胞在不同曲率ECM面上的粘附细胞与ECM曲率存在一定的数学关系 =46 L h L h=3600/(2r/L), sin=h/L, sin(/2)=(L/2)/r，sin=sin(/2)， So, h/L=(L/2)/r，h=L2/2r. h 代表细胞在孔上粘附后细胞长轴两端点的高低落差, L代表细胞长轴, r 代表孔半径, 细胞在孔上的粘附角, 代表细胞在孔上粘附后在孔上占据的圆弧角. r=500 =4.60 r=50=2.30 =230

23、 1.6m16m数学关系提示当细胞的长度一定时，它与曲率的相关参数就存在一定的函数关系顶角的角度发生改变时，曲率随之改变，可表示三维结构的改变如果改变细胞与ECM粘附的角度，可以观察不同三维结构环境对细胞生物学行为的影响如何构建细胞与ECM粘附角度改变的实验模型？观察不同三维结构环境对细胞生物学行为的影响。构建细胞与ECM粘附角度改变的实验模型具备三要素细胞粘附点桥墩之间具有细胞非粘附特性桥墩有一定的间距和尺寸立体观采用光刻蚀技术，微图案印刷，分子自组装方式 。制备具有粘附点与非粘附点相间的，由粘附微点组成的三角状粘附点阵列实验分组：方法对照组 20组 40 组 60组 80组1432不同角度的三角状微点阵列细胞培养体系 在PDMS膜上，采用I 型胶原作为粘附分子，进行微图案印刷 (200)20组40组60组80组试验分组采用分子自组装和微图案技术可构建预先设定的粘附分子和非粘附分子相间的