皮膚的再生與修復(fù)臨床問題和實驗現(xiàn)象的思考課件

1、皮膚的再生與 修復(fù) - 基于臨床問題和實驗現(xiàn)象的思考再生與修復(fù)本質(zhì)的形象描述組織損傷組織修復(fù)潰瘍形成瘢痕形成組織再生正常組織？對再生能力多樣性思考？需要回答蠑螈為什么能夠?qū)崿F(xiàn)完全再生？人體皮膚的結(jié)構(gòu)（一） 角朊細胞 表皮 樹枝狀細胞 麥克爾細胞皮膚 真皮層 皮下組織2022/7/28人體皮膚的結(jié)構(gòu)（二） 角朊細胞 角質(zhì)層 透明層 表皮 顆粒細胞層 棘細胞層 基底細胞層 樹枝狀細胞（黑色素細胞、郎格罕細胞、未定型細胞） 麥克爾細胞（與神經(jīng)終末密切接觸，為慢適應(yīng)感受器）2022/7/28人體皮膚的結(jié)構(gòu)（三） 乳頭層真皮 網(wǎng)狀層2022/7/28皮膚附屬器官毛囊、皮脂腺汗腺2022/7/28人體皮膚

2、損傷后是如何修復(fù)的人體皮膚損傷后形成創(chuàng)面，創(chuàng)面愈合是機體的自然修復(fù)機制人體皮膚損傷后的修復(fù)為“補償性”再生表皮損傷后的修復(fù)是再生，但有限度真皮損傷后的修復(fù)不是再生，是替代性修復(fù)，修復(fù)過度則為增生性瘢痕2022/7/28 創(chuàng)面愈合是一個既古老又現(xiàn)代的熱點醫(yī)學(xué)問題（一）認識不同類型創(chuàng)面、不同個體、不同部位創(chuàng)面愈合的差異不同的傷口類型愈合過程不盡相同切割傷組織缺損傷燒傷撕脫傷燒傷創(chuàng)面愈合過程示意圖皮膚結(jié)構(gòu)及燒傷深度的組織學(xué)劃分 I degreeII degreeIII degree2022/7/28不同深度燒傷創(chuàng)面修復(fù)特點 全層真皮缺損范圍與創(chuàng)面愈合的關(guān)系 3cm 5cm皮膚結(jié)構(gòu)與創(chuàng)面修復(fù)（切割傷）

3、 皮膚結(jié)構(gòu)與創(chuàng)面修復(fù)（切割傷） 皮膚結(jié)構(gòu)與創(chuàng)面修復(fù)（竇道創(chuàng)面） 不同部位傷口愈合時間不盡相同以拆線時間為例：頭面部：35天軀干：710天四肢：1014天不同年齡的創(chuàng)面愈合能力老年人成年人嬰幼兒新生兒（二）創(chuàng)面愈合的理論認識PMNM表皮真皮血小板創(chuàng)面紅細胞損傷皮膚表面FibrincoagulationTGF-PDGFPMNEarly inflammation(24h)Late inflammation （48h）M成纖維細胞膠原表皮細胞Proliferation（72h）Remodeling (weeks to months) 創(chuàng)面愈合的現(xiàn)代概念創(chuàng)面愈合過程在機體的調(diào)控下呈現(xiàn)高度的有序性、完整性

4、和網(wǎng)絡(luò)性。 創(chuàng)面愈合是一個復(fù)雜而有序的生物學(xué)過程，主要包括炎癥反應(yīng)、細胞增殖/結(jié)締組織形成、創(chuàng)面收縮和創(chuàng)面重塑幾個階段。愈合過程的各個階段間不是獨立的，而是相互交叉、相互重疊，并涉及多種炎癥細胞、修復(fù)細胞、炎性介質(zhì)、生長因子和細胞外基質(zhì)等成分的共同參與。創(chuàng)面修復(fù)的現(xiàn)代理論和概念生長因子：EGF FGF VEGF PDGF炎癥細胞：中性粒細胞、巨噬細胞等修復(fù)細胞：表皮細胞、成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞增殖、細胞凋亡細胞外基質(zhì)：“鋪墊、引導(dǎo)、激活或抑制”等作用創(chuàng)面修復(fù)的三個特征-序貫性炎癥階段增值修復(fù)階段組織重塑階段創(chuàng)面愈合序貫性特點的啟示創(chuàng)面修復(fù)的自愈特點要保持創(chuàng)面愈合序貫環(huán)節(jié)的

5、連續(xù)性創(chuàng)面愈合不是靠一種“藥物”能夠“包打天下”的。創(chuàng)面修復(fù)的三個特征-區(qū)域性 燒傷局部炎性介質(zhì)水平升高: IL-1, IL-6, IL-8, TNF, C3a, C5aIL-8 正常 鄰近 燒傷創(chuàng)面創(chuàng)面愈合區(qū)域性特征的啟示創(chuàng)面治療要注重創(chuàng)面局部的處理創(chuàng)面局部血管閉塞學(xué)說創(chuàng)面局部處理的病例介紹創(chuàng)面修復(fù)的三個特征-時限性炎癥反應(yīng)創(chuàng)面重塑細胞增殖停止愈合創(chuàng)面愈合時限性特點的啟示促進創(chuàng)面愈合的治療手段應(yīng)該在有效的“時間窗”內(nèi)給予，“過了這個村就沒這個店”傷口處理原則保護創(chuàng)面愈合環(huán)境促愈手段創(chuàng)面修復(fù)失控的概念慢性創(chuàng)面狀態(tài)組織學(xué)和細胞能學(xué)等改變急性和慢性創(chuàng)面的病理生理特征（由慢性創(chuàng)面向急性創(chuàng)面的轉(zhuǎn)變）慢

6、性創(chuàng)面的致病原因全身因素：糖尿病、免疫功能低下、營養(yǎng)不良、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤、化療后等局部因素：感染、局部皮膚長時間受壓、下肢靜脈曲張破潰、不合理的創(chuàng)面處理手段、放療局部損傷等慢性創(chuàng)面的臨床共同特點病程較長，創(chuàng)面深在，壞死組織多見，感染頑固，常見肉芽組織老化、水腫，創(chuàng)面上皮化遲緩或不能上皮化等表現(xiàn)。 慢性創(chuàng)面的治療原則祛除病因培育良好的創(chuàng)面床促愈（植皮或保守自愈）2022/7/28挑戰(zhàn)創(chuàng)面愈合臨床和理論問題2022/7/28一、特大面積三度燒傷創(chuàng)面覆蓋問題三度燒傷創(chuàng)面床沒有皮膚附件再生表皮殘余少量自體皮不夠覆蓋大面積創(chuàng)面異體皮移植要排異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、糖尿病合并創(chuàng)面難愈機制的新認識傳統(tǒng)的觀點與我們面臨的問題神經(jīng)血管病變是糖尿病

11、創(chuàng)面難愈的傳統(tǒng)觀點糖尿病重要的病理生理特征是高血糖問題為什么糖尿病難愈創(chuàng)面的主要病理機制是神經(jīng)血管病變，而不是血糖升高？是否可認為血管神經(jīng)病變是高血糖所指的病理結(jié)果而不是始動原因？是否高血糖可以直接影響糖尿病創(chuàng)面的愈合過程？ 是否皮膚組織在糖尿病高糖環(huán)境下本身就會遭到損害？（一）糖代謝紊亂與創(chuàng)面難愈血糖與皮膚組織糖含量的關(guān)系皮膚組織糖含量與創(chuàng)面難愈的關(guān)系淺二度燙傷后14天高糖和晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs) 高糖 糖代謝紊亂 AGEs 蓄積 (advanced glycation end products) AGEs的病理生理作用AGEs是蛋白質(zhì)的氨基與糖的醛基在非酶促反應(yīng)下生成蛋白質(zhì)、多肽等

12、糖基化后生物學(xué)功能發(fā)生改變改變基質(zhì)-基質(zhì)、基質(zhì)-細胞和細胞-細胞之間的相互作用改變與創(chuàng)面愈合相關(guān)修復(fù)細胞的生物學(xué)行為改變生長因子以及相關(guān)細胞外基質(zhì)的活性AGEs的過多蓄積可能是糖尿病創(chuàng)面難愈的重要機制之一NormalDiabetes4周8周12周糖尿病皮膚的組織學(xué)和病理生理特點AGEs蓄積的組織學(xué)依據(jù)5.5mMol glu5.5mMol glu+0.4mg/ml AGEs27.5mMol glu+0.2mg/ml AGEs內(nèi)皮細胞的凋亡 (YOYO-1 staining)27.5mMol glu+0.4mg/ml AGEs5.5mMol glu+0.2mg/ml AGEs27.5mMol gl

13、u成纖維細胞的凋亡(Annexin-V-FLUOS Staining)內(nèi)皮細胞、成纖維細胞對 高糖，AGES耐受性比較實驗現(xiàn)象的分析高糖、AGEs對修復(fù)細胞的生物學(xué)行為存在不利影響，且呈時效和量效關(guān)系，AGEs的損害作用大于高糖糖尿病皮膚創(chuàng)面AGEs的含量與病程有關(guān)成纖維細胞對高糖和AGEs的耐受性大于內(nèi)皮細胞（二）糖尿病皮膚菲薄現(xiàn)象的形成機制Epidemis thinner 0.016 VS 0.037 mm Dermis thinner 0.147 VS 0.318mm糖尿病皮膚厚度變薄 DM S phase 3.31% G2/M phase 0.45%normal S phase 34.

14、33% G2/M phase 2.22%impaired proliferation角質(zhì)形成細胞增殖分化異常 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糖尿病皮膚膠原蛋白糖基化 A B圖 A， AGEs in mormal rat skin（IH 400） 圖 B， AGEs in diabetic rat skin（IH

15、 400）膠原產(chǎn)生下降bFGF生長因子及其受體糖基化FGFR1提出一個新概念 “糖尿病皮膚隱性損害”現(xiàn)象 “Underlying Disorder”糖尿病皮膚組織在未損傷的情況下已經(jīng)存在著組織學(xué)和細胞生物學(xué)行為的改變，從而呈現(xiàn)皮膚菲薄的現(xiàn)象。這一DM皮膚的異常改變稱為“糖尿病皮膚隱性損害”?！半[性損害”可能是糖尿病皮膚易損或創(chuàng)面形成后難以愈合的重要原因之一。 截至2003年8月12日查新：未見相關(guān)報道 （三）糖尿病創(chuàng)面與生長因子糖尿病燙傷創(chuàng)面組織bFGF表達并不減少 Western 糖尿病燙傷創(chuàng)面愈合過程中FGF糖基化的證據(jù)（傷后14天） 糖尿病創(chuàng)面存在生長因子糖基化bFGF促進創(chuàng)面愈合的臨床

16、觀察糖尿病患者1X1.5cm全層皮膚缺損創(chuàng)面外用bFGF，傷后14天實驗組創(chuàng)面愈合面積明顯大于糖尿病組，與正常對照組無顯著差異解釋臨床的疑問：為什么糖尿病創(chuàng)面生長因子含量并不低，但不能自愈？而外源性生長因子的應(yīng)用能夠促進愈合。（四）糖尿病創(chuàng)面的異常炎癥反應(yīng)現(xiàn)象糖尿病創(chuàng)面形成炎癥帶障礙糖尿病大鼠皮膚傷后36h H&E.染色（光學(xué)顯微鏡10）顯示有大量炎癥細胞的彌散性浸潤，炎癥帶形成障礙糖尿病創(chuàng)面愈合進程中顯示異常炎癥反應(yīng)糖尿病創(chuàng)面愈合進程中膠原呈散在局灶性變性、腫脹、斷裂MMP2/TIMP2比例失衡創(chuàng)面組織中MDA含量明顯升高正常對照糖尿病組 糖尿病創(chuàng)面的愈合是一個 伴有組織進行性損害的修復(fù)過程

17、；解釋了臨床疑問：創(chuàng)面進行性損害現(xiàn)象可能是糖尿病創(chuàng)面愈合后容易復(fù)發(fā)破潰的原因之一也是創(chuàng)面難愈的原因之一（五）AGEs 對糖尿病創(chuàng)面愈合過程中新生血管化的影響創(chuàng)面血管化證據(jù)糖尿病創(chuàng)面血管內(nèi)皮細胞的數(shù)量與增值能力與正常創(chuàng)面沒有顯著差異；新生血管內(nèi)皮細胞很好地形成血管腔； 組織學(xué)研究可見糖尿病創(chuàng)面血管形成障礙現(xiàn)象； Normal controlDiabetic group燙傷后14天創(chuàng)面血管化證據(jù)糖尿病糖尿病糖尿病對照組對照組對照組G糖尿病糖尿病糖尿病對照組對照組對照組G Nor Glu AGEsAGE+GluMannitol不同培養(yǎng)條件下血管養(yǎng)結(jié)構(gòu)形成的比較不同培養(yǎng)條件下血管養(yǎng)結(jié)構(gòu)形成比較的統(tǒng)計學(xué)

18、結(jié)果正常組和糖尿病組創(chuàng)面 Ang-1 mRNA 表達的比較 *正常組和糖尿病組創(chuàng)面 Ang-2 mRNA 表達的比較 結(jié)論:糖尿病創(chuàng)面存在新生血管形成障礙其機制可能與Ang-2 的異常持續(xù)表達有關(guān)而Ang-2 的異常持續(xù)表達則與創(chuàng)面局部高糖及其導(dǎo)致的糖代謝紊亂和AGEs的局部蓄積有關(guān)（六）糖代謝紊亂與糖尿病皮膚神經(jīng)病變的關(guān)系NormalAminoguandineDiabetesInsulin有髓神經(jīng)纖維髓鞘呈現(xiàn)水腫、變性，軸突受擠壓；無髓神經(jīng)纖維空泡形成、變性，微絲微管排列紊亂糖尿病皮膚P物質(zhì)水平下降結(jié)論高糖和 AGEs 皮膚蓄積是引起糖尿病皮膚神經(jīng)病變并導(dǎo)致創(chuàng)面難愈的重要原因糖尿病合并創(chuàng)面難

19、愈機制研究新進展 -新的理論認識糖代謝紊亂可引起皮膚組織糖含量增高AGEs局部蓄積影響修復(fù)細胞的生物學(xué)行為，使創(chuàng)面愈合延遲產(chǎn)生糖尿病皮膚“隱性損害”現(xiàn)象導(dǎo)致生長因子及其受體被糖基化引起創(chuàng)面局部異常炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致創(chuàng)面發(fā)生進行性損害創(chuàng)面新生血管形成障礙引起有髓和無髓神經(jīng)纖維損害糖尿病合并創(chuàng)面難愈機制：“微環(huán)境污染”學(xué)說糖尿病皮膚下糖基化值的檢測AGE-Reader使用意義：與創(chuàng)面修復(fù)相關(guān)的重要蛋白多為長半衰期，如：膠原蛋白、纖維結(jié)合蛋白、層黏蛋白等創(chuàng)面修復(fù)重要蛋白的糖基化是一個長遠的危險因素進一步的科學(xué)問題高糖和AGEs皮膚局部蓄積血管和神經(jīng)病變皮膚組織隱性損害?糖尿病難愈創(chuàng)面的傳統(tǒng)病理分型是否需

20、要更新？三、瘢痕形成機制的“真皮模板缺損”學(xué)說2022/7/28背景疤痕研究的熱點環(huán)節(jié)成纖維細胞生長因子細胞外基質(zhì)Excised woundfibroblastTGF-1CollagenApoptosisMMP/TIMPGene背景令人費解的臨床現(xiàn)象成纖維細胞生長因子細胞外基質(zhì)同樣的切割傷口：不同的縫合技能具有不同的愈合效果？啟示:疤痕形成的始動環(huán)節(jié)應(yīng)該在成纖維細胞等事件的上游 損傷組織結(jié)構(gòu)破壞背景臨床現(xiàn)象的啟示淺度燒傷不留疤，深度燒傷易長疤深度燒傷創(chuàng)面植刃厚皮易長疤深度燒傷創(chuàng)面植全厚皮不長疤深度燒傷創(chuàng)面ADM刃厚皮不易長疤不留疤易長疤背景有趣的實驗現(xiàn)象（一） 松質(zhì)骨海綿植入大鼠皮下支架部分纖

21、維包裹部分-SMA HEX 400 背景有趣的實驗現(xiàn)象（二）海綿脫鈣松質(zhì)骨膠原200um500um1000um完整、連續(xù)不完整不連續(xù)試驗結(jié)果：成纖維細胞在不同孔徑的ECM中呈現(xiàn)不同的表達時相和功能ECM連續(xù)性存在與否可導(dǎo)致不同的細胞生物學(xué)行為改變研究結(jié)果的啟示真皮組織保留的程度不同的三維結(jié)構(gòu)細胞形態(tài)功能改變提示：真皮組織是否具有模板樣作用？影響細胞的生物學(xué)行為 由此，形成瘢痕形成機制的“真皮模板缺損”學(xué)說如何在微觀化水平上了解真皮基質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的模板作用？對真皮組織三維結(jié)構(gòu)的思考真皮組織細胞外基質(zhì)為細胞活動提供三維空間真皮基質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的任何不規(guī)則形態(tài)都可以看作是由不同大小的圓所構(gòu)成不同

22、曲率的組合R1R2R3對不規(guī)則形態(tài)的思考趨向無窮大的圓趨向無窮小的圓大圓小圓細胞與ECM三維結(jié)構(gòu)的關(guān)系在任何不規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)中，細胞與ECM的粘附均可視為細胞在不同曲率ECM面上的粘附細胞與ECM曲率存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)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 代表細胞在孔上粘附后細胞長軸兩端點的高低落差, L代表細胞長軸, r 代表孔半徑, 細胞在孔上的粘附角, 代表細胞在孔上粘附后在孔上占據(jù)的圓弧角. r=500 =4.60 r=50=2.30 =230

23、 1.6m16m數(shù)學(xué)關(guān)系提示當(dāng)細胞的長度一定時，它與曲率的相關(guān)參數(shù)就存在一定的函數(shù)關(guān)系頂角的角度發(fā)生改變時，曲率隨之改變，可表示三維結(jié)構(gòu)的改變?nèi)绻淖兗毎cECM粘附的角度，可以觀察不同三維結(jié)構(gòu)環(huán)境對細胞生物學(xué)行為的影響如何構(gòu)建細胞與ECM粘附角度改變的實驗?zāi)Ｐ停坑^察不同三維結(jié)構(gòu)環(huán)境對細胞生物學(xué)行為的影響。構(gòu)建細胞與ECM粘附角度改變的實驗?zāi)Ｐ途邆淙丶毎掣近c橋墩之間具有細胞非粘附特性橋墩有一定的間距和尺寸立體觀采用光刻蝕技術(shù)，微圖案印刷，分子自組裝方式 。制備具有粘附點與非粘附點相間的，由粘附微點組成的三角狀粘附點陣列實驗分組：方法對照組 20組 40 組 60組 80組1432不同角度的三角狀微點陣列細胞培養(yǎng)體系 在PDMS膜上，采用I 型膠原作為粘附分子，進行微圖案印刷 (200)20組40組60組80組試驗分組采用分子自組裝和微圖案技術(shù)可構(gòu)建預(yù)先設(shè)定的粘附分子和非粘附分子相間的