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皮肤伤口愈合困难,给医疗带来挑战。研究人员开展 “异种新鲜和冻干羊膜对犬实验性全层皮肤伤口愈合的影响” 研究,发现冻干羊膜促愈合效果更好。这为皮肤伤口治疗提供新方向,有望改善临床治疗效果。
在动物和人类的世界里,皮肤伤口就像一个个 “小恶魔”,时不时给健康带来麻烦。全球范围内,皮肤伤口不仅是重大的医疗难题,还造成了沉重的经济负担。在美国,每年用于伤口治疗的费用超过 250 亿美元;在兽医领域,约四分之三的动物伤口通过二期愈合,治疗过程复杂且成本高昂。伤口愈合本是一个精密的过程,包含止血、炎症、增殖和重塑四个阶段,可一旦这个过程被诸如缺血、感染等因素打乱,就会引发各种并发症,导致愈合延迟甚至停滞。
为了解决这些棘手的问题,来自埃及阿斯尤特大学(Assiut University)的研究人员挺身而出,开展了一项极具意义的研究 —— 评估牛冻干羊膜(Amniotic Membrane,AM)对犬全层皮肤伤口愈合的影响,并与新鲜羊膜进行对比。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上,为皮肤伤口治疗领域带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,从 5 头剖宫产母牛的胎盘上分离出牛羊膜,一部分制成新鲜羊膜备用,另一部分经过冷冻、液氮处理和冻干制成羊膜粉。接着,运用多种生化分析方法,如酶联免疫吸附测定(ELISA)、染料结合测定等,对新鲜和冻干羊膜中的生长因子(血管内皮生长因子 VEGF、碱性成纤维细胞生长因子 bFGF)、细胞外基质成分(糖胺聚糖 GAGs、胶原蛋白、弹性蛋白)以及 DNA 含量进行定量分析。同时,利用扫描电子显微镜(SEM)观察羊膜的表面形态。在细胞实验方面,将新鲜和冻干羊膜在特定培养基中孵育,制备条件培养基,用于培养人内皮细胞(EA.hy926)和小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs),通过 MTT 法检测细胞增殖情况。在动物实验中,选取 12 只健康杂种流浪犬,在其背部制造全层皮肤伤口,随机分为三组,分别用生理盐水(对照组)、新鲜羊膜和冻干羊膜进行治疗,并在 1、3、5 周时对伤口进行评估,包括大体观察、组织学检查、胶原蛋白染色和免疫组化染色等。
研究结果
- 生化分析:冻干羊膜中 VEGF(28.12 ± 7.6 ng/mg)、bFGF(13.3 ± 6.88 ng/mg)、GAGs(14.4 ± 1.56 μg/mg)、胶原蛋白(217.74 ± 8.78 μg/mg)、弹性蛋白(43.2 ± 6.8 μg/mg)和 DNA(234.6 ± 21.5 ng/mg)的含量均显著高于新鲜羊膜。这表明冻干过程可能使羊膜中的生物活性成分得到浓缩,为后续的促愈合作用提供了物质基础。
- 扫描电子显微镜观察:新鲜羊膜呈现单层结构,边界不太清晰,细胞顶端有微绒毛和分泌物;而冻干羊膜的顶端边界清晰,微绒毛较少且无顶端分泌物,其基质由多向网状纤维组成。这种结构差异可能影响羊膜与细胞的相互作用以及生物活性成分的释放。
- 细胞增殖实验:在培养 3 天和 7 天后,与对照组相比,新鲜和冻干羊膜条件培养基均能显著促进 EA.hy926 内皮细胞增殖;且冻干羊膜组的增殖率更高,3 天和 7 天后分别为 147.04 ± 5.8% 和 177.58 ± 6.74%。对于 MEFs,冻干羊膜在培养 1 天后,其促增殖效果与新鲜羊膜无显著差异,但在 3 天和 7 天后,增殖率显著高于新鲜羊膜和对照组。这说明冻干羊膜能更有效地促进细胞增殖,有助于伤口愈合过程中的组织修复。
- 体内伤口愈合实验:在伤口愈合的 1、3、5 周,冻干羊膜治疗组的伤口边缘更窄,愈合速度最快。1 周时,冻干羊膜组伤口闭合率(32.2 ± 3.5%)显著高于对照组(20.4 ± 6.8%);3 周和 5 周时,其闭合率(分别为 88.6 ± 4.1% 和 100 ± 1.7%)也显著高于对照组(55.7 ± 4.9% 和 84 ± 2.29%)和新鲜羊膜组(72.1 ± 6.72% 和 92.7 ± 3.7%)。这直观地显示出冻干羊膜在促进伤口愈合方面的优势。
- 组织学评估:1 周时,新鲜羊膜和冻干羊膜组的伤口闭合程度明显优于对照组,且炎症细胞浸润更明显,冻干羊膜组新形成的血管数量更多。3 周时,对照组无再上皮化迹象,而新鲜羊膜和冻干羊膜组再上皮化更广泛,且冻干羊膜组的肉芽组织减少、白细胞浸润和血管生成减少,但成纤维细胞增殖和新结缔组织形成增加。5 周时,新鲜羊膜和冻干羊膜治疗的伤口皮肤与正常皮肤相似,而对照组伤口无明显的皮脂腺和毛囊。这一系列组织学变化表明,冻干羊膜能加速伤口愈合过程,促进组织的修复和重建。
- 胶原蛋白合成与 VEGF 表达:通过 Picrosirius red 和 Crossman’s trichrome 染色发现,冻干羊膜组在伤口愈合过程中胶原蛋白沉积更多。免疫组化染色显示,1 周时,冻干羊膜组肉芽组织中 VEGF 表达更明显;5 周时,VEGF 主要表达于表皮角质形成细胞基底层和真皮层血管中膜,且冻干羊膜组的表达水平较高。这进一步证实了冻干羊膜在促进血管生成和组织修复方面的重要作用。
研究结论与讨论
综合上述研究结果,新鲜羊膜和冻干羊膜均能有效治疗全层皮肤伤口,促进伤口快速闭合,主要通过增强上皮化过程实现。但相比之下,冻干羊膜在促进伤口愈合方面表现更优。其原因可能在于冻干过程减少了羊膜的水分含量,浓缩了生物活性成分,使其单位重量中生长因子等有效成分浓度更高;同时,冻干羊膜可能具有更好的稳定性和更可控的生物活性因子释放特性,有利于细胞的附着和增殖。
然而,该研究也存在一定的局限性。样本量相对较小,可能影响研究结果的普遍性;研究持续时间较短,未评估再生组织的长期效果和耐久性。未来需要更大样本量、更长时间的研究来进一步验证这些发现。尽管如此,这项研究为羊膜在皮肤伤口治疗中的应用提供了重要的理论依据和实践指导。羊膜来源丰富、成本低、免疫原性低且具有抗菌特性,是组织工程和再生医学领域极具潜力的生物材料。进一步研究羊膜的保存方法和抗菌效果,有望将其更好地应用于临床,为皮肤伤口患者带来更多的治疗选择和更好的治疗效果。