何　南，潘次中，徐　冉，朱　煊，趙曉昆

(1.郴州市第一人民醫(yī)院泌尿外科，湖南郴州　423000;2.中南大學(xué)湘雅附二醫(yī)院泌尿外科，湖南長(zhǎng)沙　410011)

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·綜述·

膀胱替代的人工假體和組織工程研究進(jìn)展

何南1，潘次中2，徐冉2，朱煊2，趙曉昆2

(1.郴州市第一人民醫(yī)院泌尿外科，湖南郴州423000;2.中南大學(xué)湘雅附二醫(yī)院泌尿外科，湖南長(zhǎng)沙410011)

摘要：膀胱全切術(shù)后尿流改道的方法有很多，常規(guī)尿流改道術(shù)因并發(fā)癥影響了患者生活質(zhì)量。為了減少術(shù)后并發(fā)癥，改善生活質(zhì)量，人類(lèi)在膀胱替代的問(wèn)題上不斷探索。人工假體膀胱的發(fā)展已經(jīng)有50年的歷史了，雖然尚未有人工假體用于人類(lèi)，但是在未來(lái)多學(xué)科發(fā)展的前提下，人工膀胱替代仍是一個(gè)有前景的方式。在生物工程和生命科學(xué)迅速發(fā)展的今天，組織工程技術(shù)開(kāi)始頻繁地用于泌尿重建中。未來(lái)，通過(guò)膀胱組織工程技術(shù)，我們也許能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)需實(shí)施腸道手術(shù)的膀胱替代技術(shù)。

關(guān)鍵詞：膀胱癌；膀胱替代；人工假體；組織工程

膀胱癌是泌尿系統(tǒng)常見(jiàn)惡性腫瘤之一，根據(jù)其病理類(lèi)型、分級(jí)和分期的不同，其治療方法也不盡相同。肌層浸潤(rùn)性膀胱癌治療的金標(biāo)準(zhǔn)是根治性膀胱全切除+尿流改道術(shù)。尿流改道的主要目的是替代原有膀胱引流尿液，改善患者術(shù)后生活質(zhì)量。目前，膀胱全切術(shù)后尿流改道的方法有很多：如輸尿管皮膚造口術(shù)，回腸通道術(shù)，原位新膀胱術(shù)等都是泌尿外科最常用的手術(shù)方法。但是這些手術(shù)由于使用腸道替代膀胱引流尿液，術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生影響患者生活質(zhì)量。為了減少術(shù)后并發(fā)癥、改善生活質(zhì)量，人類(lèi)在膀胱替代領(lǐng)域一直進(jìn)行探索。

人工假體膀胱是由非生物材料合成的替換膀胱，雖然假體膀胱目前尚未應(yīng)用于人體，理論上它可以避免使用腸道代替膀胱帶來(lái)的一系列并發(fā)癥[1]。組織工程技術(shù)也被應(yīng)用于尿流改道，人們通過(guò)移植種子細(xì)胞到支架材料上以構(gòu)建組織工程膀胱，來(lái)實(shí)現(xiàn)膀胱替代。人工假體膀胱和組織工程技術(shù)的發(fā)展將使尿流改道和膀胱替代向著多元化發(fā)展。本文就人工假體膀胱、組織工程替代膀胱的進(jìn)展作一綜述。

1人工假體膀胱

隨著人工合成技術(shù)、生物材料、組織工程技術(shù)在膀胱替代中的不斷發(fā)展，現(xiàn)在膀胱替代可分為生物替代和人工合成替代。生物替代品從生物中合成和發(fā)展，而人工合成的替代物，可簡(jiǎn)單定義為所有的非生物材料。在過(guò)去的50年內(nèi)，研究者提出了很多可以用于代替膀胱的人工假體材料，硅是最常用的一種。雖然人工合成替代膀胱目前還只是停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的階段，但它無(wú)疑具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.1介紹幾種人工假體類(lèi)型

1.1.1BOGASH假體[2]1960年由BOGASH首先提出的，將硅膠管的一端與狗的輸尿管吻合，另一端通過(guò)與外腹壁相連，用于排空尿液。術(shù)后主要問(wèn)題：假體放置4周后，出現(xiàn)了輸尿管吻合口狹窄引起腎積水，并且尿路感染發(fā)生率很高。

1.1.2FRIEDMAN假體[3]這種假體膀胱是由一個(gè)可折疊的儲(chǔ)存容量為250 mL的人工合成材料組成，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的輸尿管和尿道都與它直接吻合，它能在不升高假體膀胱內(nèi)壓力的同時(shí)儲(chǔ)存一定量的尿液。術(shù)后主要問(wèn)題：所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在植入假體膀胱2周后都出現(xiàn)了不同程度的腎積水以及腎衰。

1.1.3ABBOU假體及FRENCH假體[4-5]ABBOU假體(圖1)及FRENCH兩種假體都是由硅橡膠假體組成的卵圓形儲(chǔ)尿囊，容量為200～600 mL，并且配有機(jī)械的排尿系統(tǒng)。在這些假體中，輸尿管與假體的后壁及防返流瓣吻合，并且尿道配有括約肌。軟組織和假體通過(guò)多孔的生物材料或聚乙烯粘合在一起。臨床試驗(yàn)對(duì)象為狗，并通過(guò)對(duì)這些被處死的狗的新膀胱組織的分析，來(lái)確定假體的耐受程度。術(shù)后主要問(wèn)題：在假體周?chē)饾u形成了一個(gè)纖維囊，影響了假體的動(dòng)力學(xué)作用(擴(kuò)張和排空)；此外，每個(gè)實(shí)驗(yàn)狗術(shù)后都出現(xiàn)了進(jìn)行性腎積水和腎衰。

圖1　ABBOU假體示意圖

1.1.4KLINE假體[6]這是表面有水凝膠層的雙穩(wěn)態(tài)乳膠假體。將其置入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的骨盆區(qū)，依靠重力、腹腔器官的重量及腹壁肌肉緊張產(chǎn)生的壓力提供排空尿液的動(dòng)力。但作者沒(méi)有進(jìn)一步研究，因?yàn)樽髡哒J(rèn)為，隨著時(shí)間的推移，可以預(yù)見(jiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)上述幾種術(shù)后問(wèn)題(圖2)。

圖2　KLINE假體示意圖

A：儲(chǔ)尿期，膀胱瓣膜關(guān)閉；B：排尿期，在重力及腹壁肌肉緊張作用下，膀胱瓣膜開(kāi)放排尿。

1.1.5MAYO假體[7]是所提到假體中最復(fù)雜的一種，它是基于從負(fù)壓吸引和主動(dòng)排空尿液的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。它由兩層不同的人工材料組成，內(nèi)層為容量230 mL的硅膠，外層為容量300 mL的聚砜。這兩層都與膀胱頸相連，兩層間有70 mL的空間。內(nèi)部的彈簧裝置在受壓縮時(shí)可產(chǎn)生負(fù)壓，有助于充盈，同時(shí)還有個(gè)類(lèi)似的加壓裝置促進(jìn)排空。輸尿管中插入了F8的硅膠導(dǎo)管，假體通過(guò)插入尿道中的硅膠管排空尿液。這種假體被植入4只狗體內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。術(shù)后主要問(wèn)題：這種假體在植入數(shù)周后就引起了狗的感染，并且因多個(gè)部件障礙而失敗告終。

1.1.6AACHEN假體[8]是到目前為止，維持功能時(shí)間最長(zhǎng)的模型(在兩只羊體內(nèi)維持正常運(yùn)作>18個(gè)月)。它由兩個(gè)分開(kāi)的皮下可折疊彈性人工儲(chǔ)尿囊組成，這兩個(gè)儲(chǔ)尿囊各自通過(guò)硅膠管插入到腎盂抽取尿液，這類(lèi)似于人造輸尿管。兩個(gè)儲(chǔ)尿囊通過(guò)內(nèi)置在尿道內(nèi)的硅膠管排尿，整體形成Y形。外界壓迫形成的正壓有助于排尿，同時(shí)在儲(chǔ)尿囊內(nèi)形成的負(fù)壓利于充盈。術(shù)后主要問(wèn)題：在吻合處因材料的限制，而容易發(fā)生尿瘺(圖3)。

其他還有GURPINAR假體、RIGOTTI假體、GLEESON假體等等。所有這些假體都是由硅膠或者基于硅膠制作的，并且都只進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

1.2目前假體研究雖未成功但值得繼續(xù)上述所有假體失敗的主要原因可歸納為：結(jié)締組織沉積、感染、腎積水、吻合口瘺以及生物兼容性等問(wèn)題。在理想情況下，一個(gè)功能正常的儲(chǔ)尿囊應(yīng)該具有下述特點(diǎn)：較少或無(wú)排斥、不漏尿、足夠儲(chǔ)存容量、可充盈和排空且不會(huì)造成上尿路損傷功能、抗結(jié)石形成和抗感染發(fā)生、易植入和取出、有較好的持久性和合適的價(jià)格。最近有篇文章評(píng)估了實(shí)驗(yàn)的花費(fèi)和一個(gè)理想的膀胱假體帶來(lái)的收益[9]。這篇文章的作者認(rèn)為，如果市場(chǎng)夠大，那么進(jìn)行人工假體膀胱的研究還是值得繼續(xù)的。

圖3　AACHEN假體示意圖

如果我們能夠找到一種理想材料，讓人工假體膀胱具有理想的儲(chǔ)尿囊功能[10]。那么，膀胱全切術(shù)后尿流改道就無(wú)需使用腸道，而只需簡(jiǎn)單吻合假體與輸尿管和假體與尿道，手術(shù)時(shí)間將大大縮短。同時(shí)術(shù)中術(shù)后和住院期間用藥將減少、腸道并發(fā)癥將明顯降低、患者恢復(fù)更快、也有利于更快地進(jìn)行后期的輔助治療。

腸道替代膀胱可能并不能代表未來(lái)膀胱替代術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)治療方案。目前，人們把更多的興趣投向了全生物材料膀胱替代品的研究，而人工假體膀胱的研究進(jìn)展緩慢?；蛟S將生物材料與人工材料結(jié)合能夠解決不同材料帶來(lái)的不同問(wèn)題[10]。在未來(lái)多學(xué)科發(fā)展的前提下，尿流改道方式的發(fā)展應(yīng)該是多樣化發(fā)展的，而人工假體膀胱仍是一個(gè)值得考慮的方法。

2組織工程膀胱的發(fā)展

組織工程是一門(mén)交叉性學(xué)科，通過(guò)使用生物工程和生命科學(xué)理論來(lái)構(gòu)建生物替代物，從而促進(jìn)受損的組織或器官恢復(fù)、保持或提高功能。組織工程重建有兩種主要的方法：第一種方法是通過(guò)使用天然或合成的生物材料制成支架來(lái)促進(jìn)體內(nèi)原有細(xì)胞的重建過(guò)程;第二種方法涉及生物材料的細(xì)胞接種方法，通過(guò)構(gòu)造的“新組織”植入宿主體內(nèi)以完成重建過(guò)程。組織工程膀胱的最終目的是找出合適的支架材料和細(xì)胞來(lái)源，重新構(gòu)建具有生理功能的膀胱組織[11]。

2.1過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)從NEUHOFF于1917年首先報(bào)道用游離的組織片代替部分膀胱獲得成功開(kāi)始，快速發(fā)展的組織工程為泌尿重建技術(shù)提供了廣闊的前景。過(guò)去的組織工程膀胱技術(shù)使用的是第一種方法，通過(guò)使用天然或合成的材料制成支架來(lái)促進(jìn)體內(nèi)原有細(xì)胞的重建。

1963年，TSUJI等[12]使用經(jīng)福爾馬林固定的狗的膀胱為10例因膀胱癌已經(jīng)實(shí)施膀胱近全切或根治性膀胱切除術(shù)的患者進(jìn)行膀胱重建。這種經(jīng)過(guò)處理的狗的膀胱為患者自身組織生長(zhǎng)提供了暫時(shí)的支架，2～3周后取出支架。術(shù)后1例患者除了有輕度壓力性尿失禁外，他的重建膀胱和后尿道整體狀況良好并獲得滿意的膀胱功能。但是，其他患者膀胱重建后，膀胱功能恢復(fù)并不理想，并且新膀胱容量下降。此外，這些患者術(shù)后常發(fā)生輸尿管口狹窄、尿失禁和膀胱輸尿管返流等癥狀。

在1975年，KELAMI等[13]使用了人硬腦膜對(duì)34例患者(6例膀胱攣縮和28例膀胱惡性腫瘤)進(jìn)行膀胱成形術(shù)。這種大小為6 cm×14 cm的凍干的人硬腦膜主要是作為組織生長(zhǎng)的基質(zhì)。硬腦膜在10～12周后就被完全吸收，隨訪2～6年。術(shù)后膀胱鏡下觀察，這些患者再生的尿路上皮和原有的上皮并無(wú)任何區(qū)別。重建的膀胱血運(yùn)較好也無(wú)攣縮的跡象。但是，對(duì)死于隨訪中的患者的尸檢發(fā)現(xiàn)重建膀胱卻無(wú)平滑肌再生的跡象。

2011年，MOON等[14]報(bào)道了1例使用牛心包修復(fù)腸膀胱瘺的病例。這位患者既往有放療史、多次開(kāi)腹手術(shù)史以及長(zhǎng)期留置導(dǎo)尿管。因?yàn)榍谐浌芎蟀螂兹睋p很大，所以如果不做膀胱擴(kuò)大成形術(shù)的話是很難閉合膀胱的。但是作者并未提供任何關(guān)于膀胱容量和膀胱順應(yīng)性的數(shù)據(jù)，因此，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果受到了質(zhì)疑。需要進(jìn)一步的研究證明牛心包膜作為膀胱擴(kuò)大成形術(shù)支架材料的安全性和有效性。

2.2新的觀點(diǎn)2006年，ATALA等[15]首先將種植有細(xì)胞的支架應(yīng)用于泌尿重建上，此實(shí)驗(yàn)是為7例患有脊髓脊膜膨出和終末期膀胱疾病的年輕患者構(gòu)建膀胱壁。他們的平均年齡為11歲，膀胱壁的替代物是在利用體外用膠原或膠原和聚乙醇酸的復(fù)合物加上自體尿路上皮細(xì)胞以及平滑肌細(xì)胞培養(yǎng)而成的?；颊咝g(shù)后平均隨訪時(shí)間是46(22～61)個(gè)月。結(jié)果顯示，2例使用種植有細(xì)胞并有網(wǎng)膜覆蓋的膠原-PGA復(fù)合物支架進(jìn)行膀胱重建的患者，術(shù)后隨訪表現(xiàn)出膀胱順應(yīng)性增加、終末充盈壓下降、容量增加。2例患者膀胱鏡活檢顯示重建的膀胱壁有著正常的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，組織工程生成的組織和原有膀胱壁間的界線極其難以區(qū)分[15]。但應(yīng)注意的是，僅在2例患者身上取得了滿意的結(jié)果(28.6%)。其余的5例患者未獲得足夠的膀胱容量和膀胱順應(yīng)性，這意味著他們的新膀胱壁是可能由纖維組織而非肌肉組織構(gòu)成的。因此，這些患者膀胱順應(yīng)性低，需要進(jìn)行間歇性導(dǎo)尿。不過(guò)，這個(gè)研究也表明了通過(guò)組織工程技術(shù)獲得的膀胱是可以安全地植入患者體內(nèi)的，但是為了獲得有功能的膀胱仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和臨床研究。

2012年，CAIONE等[16]將不含有細(xì)胞的膠原基質(zhì)用于5例平均年齡為10.4歲的患兒，進(jìn)行膀胱擴(kuò)大成形術(shù)。研究將5 cm×4 cm的小腸黏膜下膜制成鉆石狀并移植入膀胱，吻合處噴灑纖維蛋白膠，擴(kuò)大的膀胱用膀胱周?chē)浗M織或網(wǎng)膜覆蓋。結(jié)果顯示，5例患者術(shù)后6個(gè)月膀胱容量和順應(yīng)性略有改善。術(shù)后6個(gè)月行膀胱鏡活檢顯示，植入的膀胱具有正常的移行黏膜和稀疏平滑肌纖維、小神經(jīng)干、血管的漿肌層。雖然這些患者術(shù)后膀胱容量和順應(yīng)性并未明顯提高，也未獲得明顯的臨床益處，但是這個(gè)研究也進(jìn)一步證明了組織工程重建膀胱在這些患者身上還是可行的[16]。

組織工程領(lǐng)域的進(jìn)步為泌尿重建學(xué)提供了巨大的前景。在過(guò)去的20年間，逐漸出現(xiàn)了數(shù)種膀胱壁替代物。大量實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞的存在是重建膀胱獲得足夠組織結(jié)構(gòu)和功能的必要前提。這些與支架一起植入的細(xì)胞發(fā)揮了多種功能，如強(qiáng)化了支架的機(jī)械性能；防止尿液滲透；分泌營(yíng)養(yǎng)因子促進(jìn)重建過(guò)程[11]。自體膀胱細(xì)胞是一種較好的選擇，它可在體外擴(kuò)增獲得，通過(guò)植入支架后再移植入宿主體內(nèi)，這樣可以減少排異反應(yīng)。但是，我們應(yīng)該清楚，下尿路重建的主體大部分都是肌層侵犯的膀胱癌患者，如果使用自體膀胱細(xì)胞將有可能導(dǎo)致癌癥擴(kuò)散[17]。因此對(duì)于這些患者而言，干細(xì)胞的組織工程可以帶來(lái)巨大希望，用于膀胱組織工程的自體干細(xì)胞可能的來(lái)源有骨髓、脂肪組織、皮膚和頭發(fā)的毛囊。這些干細(xì)胞可以在宿主體內(nèi)的組織環(huán)境下分化成膀胱細(xì)胞[18]。

總的來(lái)說(shuō)，在生物工程和生命科學(xué)迅速發(fā)展的今天，組織工程技術(shù)開(kāi)始頻繁地用于泌尿重建中，我們有理由相信，在不久的未來(lái)，通過(guò)膀胱組織工程技術(shù)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)需實(shí)施腸道手術(shù)的替代膀胱的技術(shù)。

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(編輯王瑋)

收稿日期：2015-05-31修回日期：2015-11-06

通訊作者:趙曉昆，教授，主任醫(yī)師，碩士研究生導(dǎo)師. E-mail :hzhaoxiaokun50 @163. com

作者簡(jiǎn)介:何南(1987-)，男(漢族)，醫(yī)師.研究方向：泌尿系腫瘤. E-mail:179403854@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào):R699.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

DOI：10.3969/j.issn.1009-8291.2016.03.024