作者：张艺巍，李雅倩，朱兰，中国医学科学院北京协和医院妇产科，国家妇产疾病临床研究中心，疑难重症及罕见病全国重点实验室，中国医学科学院北京协和医院临床医学研究所
阴道在女性生殖系统中承担着完成性交、排出月经血和参与胎儿娩出的功能。多种先天性或后天性疾病可引起阴道缺失，先天性疾病包括Mayer-Ｒokitansky-Küster-Hauser(MＲKH)综合征、阴道闭锁、雄激素不敏感综合征，后天性疾病包括外伤、肿瘤等。目前，针对先天性阴道缺失且无梗阻的患者，治疗策略主要以解决性生活为主，美国妇产科医师协会(American College of Obstetricians and Gynecologists，ACOG)推荐的一线治疗方法为顶压扩张法［1］ 。该方法无手术创伤，适用于依从性好的患者。对于依从性差和顶压扩张治疗失败或不选择阴道顶压扩张的患者可选择手术治疗，即阴道重建，主要包括McIndoe法(即皮瓣法或皮片法阴道重建)、Baldwin法(即肠管法阴道重建)、Davydov法(即腹膜法阴道重建)、Williams法阴道重建(来自大阴唇皮瓣)、Vechietti法阴道重建、羊膜法阴道重建以及生物补片法阴道重建［2］ 。上述方法各有利弊，临床目前常用的腹膜法阴道重建的优点是手术费用低，缺点是手术复杂、阴道黏膜化时间长以及阴道顶端易形成肉芽组织。生物补片法阴道重建具有无体表切口、手术时间短等优势，缺点是手术费用高。因此，需开发更为理想满足患者需要的替代产品进行人工阴道重建。
理想的阴道重建是通过非侵入性或微创手术实现新生阴道在解剖和外观上与正常阴道一样，满足正常性生活，并且没有瘢痕、狭窄或挛缩［3］ 。随着人们对生活质量不断增高的期望，进行安全高效的阴道重建的需求不断增加，对阴道重建提出更高的要求。组织工程技术因其在皮肤创伤修复、
神经修复、心血管等领域的广泛应用而备受关注。组织工程是联合使用支架材料、种子细胞和生长因子以促进组织修复和再生，结合组织工程三要素，在体外将细胞种植到生物材料支架上，在富含活性因子的培养环境中构建人造组织。现就组织工程技术在阴道重建方面取得的研究进展和面临的挑战做一综述。
1阴道结构研究
女性阴道由黏膜、肌层和富含弹性纤维的致密结缔组织组成，最内部为黏膜层，由复层鳞状上皮构成。上皮组织下的固有层含有多种弹性蛋白纤维，有助于向阴道壁传递弹性。固有层以下的肌层由外纵与内环形的平滑肌组成，这层肌层负责阴道的收缩特性。最外层为外膜层，为一层纤维结缔组织膜，通过其连接阴道与周围结构［4］ 。通过对阴道组织进行单细胞测序，发现阴道的细胞组成以成纤维细胞和平滑肌细胞为主［5］ 。此外，阴道主要由阴部神经和盆腔内脏神经共同支配，且阴道内富含多种神经递质和神经肽参与神经支配，如血管活性肠肽(vasoactive intestinal polypeptide，VIP)、垂体
2组织工程的支架材料
组织工程中的一个精细调节条件是支架材料，最理想的材料应能促进细胞行为，满意地模拟阴道组织，因此常选用三维支架材料。常用的三维支架材料包括合成材料、天然产物衍生物材料以及天然细胞外基质材料。
2．1合成材料
目前合成材料因有移植后导致组织纤维化、感染、局部炎症和网片暴露的风险以及潜在降解过程中产生副产物等问题，在阴道重建中的研究较少，已有研究的合成材料有聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸羟基乙酸、聚L-乳酸和聚己内酯等，其中主要以聚乙醇酸合成材料为主。由于PGA材料生物相容性较差，在应用时通常需使用涂层、成分调整等改善生物相容性，进而辅加细胞种植实现组织重建。DeFilippo等［7］ 使用合成材料行阴道重建手术中，分别将新西兰白兔的阴道上皮细胞(vaginal epithelial cells，VECs)和平滑肌细胞(smooth muscle cells，SMCs)种植于PGA支架，将其移植到免疫缺陷小鼠皮下，发现新生的组织表型和收缩力与正常阴道组织相似。该团队使用该组织工程移植物重建了新西兰白兔阴道，经6个月后，新生阴道在细胞组成、细胞外基质蛋白表达以及组织弹性和强度等方面与正常阴道组织相似［8］ 。此外，也有研究开发新的合成材料，如Sartoneva等将阴道上皮细胞和基质细胞种植在新型超临界二氧化碳泡沫聚L-丙交酯-co-ε-己内酯(sc PLCL)支架上，两种细胞展现了良好的生存能力，表明sc PLCL是阴道组织工程的潜在支架［9］ 。该团队进一步改良sc PLCL支架，构建新型多孔释放抗坏血酸2-
2．2天然产物衍生物
材料天然产物衍生物材料来源广泛，具有良好的生物学性能和生物相容性，以及模拟天然细胞外基质结构和成分的优势，主要应用的有多肽类和多糖类，其中多肽类主要包括胶原蛋白，多糖类主要包括
2．3天然细胞外基质生物材料
天然细胞外基质材料主要是通过脱细胞去掉细胞成分但保留类似于天然组织的成分和结构，因此具有最小的免疫原性反应，同时展现出良好的生物活性和组织相容性，为细胞的迁移、整合、分化、增殖提供了适宜的微环境。目前广泛应用的天然细胞外基质生物材料主要来源有小肠黏膜、膀胱、真皮和阴道等，但各类脱细胞基质材料仍有不足之处。小肠黏膜来源的脱细胞小肠黏膜下层基质材料(small intestinal submucosa matrix，SIS)是目前临床广泛应用的生物材料，如阴道重建、疝修补等。一项对4例MＲKH综合征患者进行8年的随访结果显示，通过将自体外阴上皮细胞和平滑肌细胞与SIS支架构建组织工程移植物可完整再生阴道结构［15］ 。虽然支架与两种自体种子细胞结合实现组织结构完整再生，也可能降低重建阴道挛缩、脱垂等问题，但种子细胞的来源导致手术瘢痕，因此若能结合调控间充质干细胞向平滑肌细胞和上皮细胞定向分化的生长因子可有效解决手术瘢痕问题。通过对比腹膜法和应用SIS生物补片法阴道重建术发现，利用SIS手术时间更短，出血量更少，同时避免腹部手术，但是存在术后佩戴模具的时间更长以及SIS法再造的阴道长度相对腹膜法再造的阴道较短［(7．1±0．8)cm vs(8．1±1．1)cm，P＜0．001］的问题［3 ］，这可能与SIS再细胞化缓慢有关。此外，Xiao等［16］ 发现，SIS通过Hippo通路调节血管重塑过程从而促进阴道再生，因此未来可尝试结合调控Hippo通路的生长因子，如VEGF等进一步提高SIS的组织相容性。
其次，应用较多的是真皮来源的脱细胞真皮基质材料(acellular dermal matrices，ADM)，其具有抗原性低血管化迅速的优点［17］，但存在发生肉芽肿性息肉［18］ 和再造阴道挛缩［19］ 的问题，这可能与脱细胞材料有病原体感染的风险和生物力随着支架的降解而下降相关。一项对40例MＲKH综合征患者利用ADM行阴道重建术，术后3个月发现解剖成功率可达100%，且所有患者再造阴道均没有出现瘢痕挛缩或排斥反应［20］ 。而Mao等［21］ 对42例利用ADM行阴道重建术的MＲKH综合征患者进行57个月的中位随访发现，16．7%的患者出现肉芽肿性息肉。Gomes等［22］ 利用ADM结合从患者处女膜中提取的黏膜碎片为1例MＲKH综合征患者行阴道重建术，术后患者阴道柔软且柔韧同时性生活满意。因此，未来可通过将ADM与种子细胞结合，更好地提升ADM在阴道重建术的效果。
此外，另一较易获得的脱细胞基质材料是膀胱来源的脱细胞膀胱基质材料(urinary bladder matrix，UBM)。相比其他人工或天然衍生材料，UBM可修复组织肌层，但存在高纤维化和狭窄的问题。Liang等［23］ 通过构建UBM-聚丙烯复合移植物促进阴道平滑肌再生，改善阴道收缩性。但也有报道发现，利用UBM对1例用乙状结肠行阴道重建术后因发生阴道狭窄而多次修复失败的患者再次行阴道重建可恢复阴道解剖结构，但如果未坚持阴道扩张仍会再次挛缩［24］ 。
近年来，有研究报道，阴道来源的脱细胞阴道基质材料(acellular vaginal matrix，AVM)在材料的刚度、强度等方面具有各向异性展现了良好的生物力学性能，移植后不引起宿主显著的炎症反应展现了良好的生物相容性。相比于SIS，AVM提供多种生长因子如VEGF、FGF、TGF-β1和PDGF-BB等，有助于阴道组织重建［25］ 。Sueters等［26］ 对健康人阴道进行脱细胞处理建立一种人阴道脱细胞基质支架，最大程度保留了阴道组织结构特征，为未来阴道组织重建提供更多选择。Tian等［27］ 构建猪阴道脱细胞基质材料并对猪进行阴道重建，取得良好效果，表明AVM在阴道重建术中具有潜在价值。
随着组织工程技术的发展，Xiao等［28］ 发现利用猪膀胱来源的双层生物膜(double-sided biomembrane，DBM)脱细胞基质材料可更好地促进阴道组织再生，光滑面有助于引导上皮细胞生长，粗糙面可引导平滑肌细胞生长，以此实现上皮层和肌层的共同再生。目前有学者认为，再造阴道挛缩、纤维化和狭窄可能与再造阴道缺乏多组织层次结构相关，因此DBM可能具有广泛的临床前景。
综上，支架材料是种子细胞的载体，理想的支架材料应具有良好的组织相容性，并在植入体内后随着组织重建完成而逐步降解完成，此外还应具有疏松多孔的结构使得种子细胞能迁入、增殖。
3组织工程的种子细胞
组织工程的另一重要调节条件是种子细胞，无细胞支架植入可能引起并发症包括肉芽组织形成、细菌感染、炎症等，而负载细胞的支架更好地促进组织再生并降低组织纤维化。
3．1来自自体或异体的
3．2干细胞干细胞具有自我更新和分化为各种组织细胞的潜能是组织工程种子细胞的重要来源之一，同时可减少支架材料植入引发的宿主炎症反应，改善组织相容性。不同类型的干细胞种子参与血管生成，改善胶原沉积，通过旁分泌功能促进周围细胞的功能发挥作用，分化为相应的功能细胞等过程，展示了促进阴道再生的效果，但存在体内存活率低、成瘤风险等问题。研究发现，骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells，BMSCs)结合SIS构建组织工程移植物相较于SIS，可更好地促进阴道组织的平滑肌和神经纤维再生，加速大鼠阴道的结构和功能修复［32］ 。进一步研究发现，BMSCs与阴道上皮细胞共培养通过激活Wnt/β-catenin信号通路从而促进BMSCs向阴道上皮细胞样细胞分化［33］，由此可见间充质干细胞可能通过分化为相应的功能细胞从而促进组织再生。此外，Zhang等［34］ 证实人脐带间充质干细胞可减少组织纤维化且可增加上皮再生和血管形成，同时肌源性干细胞被证实有上述效果［35］ 。随着3D打印技术的发展，利用AVM进行3D打印并结合骨髓间充质干细胞构建的大鼠人工阴道也展现良好效果［36］ 。此外，研究发现，利用脐带间充质干细胞来源的外泌体可促进阴道上皮细胞的生长［37］，但尚未进行体内研究。目前还没有负载干细胞的支架进行阴道重建的临床研究报道，未来通过负载生长因子的支架材料调控干细胞向阴道上皮细胞和平滑肌细胞等功能细胞的定向分化同时提高干细胞的体内存活率，进一步实现阴道组织的全层结构和功能的重建。
4组织工程的生长因子
组织工程的第三要素是生长因子，具有调控细胞去分化、增殖、迁移、血管生成以及组织重塑等作用［38］ 。阴道重建也是阴道组织损伤修复、促进愈合和再生的过程，生长因子可在其中起到重要作用。尽管该因素十分重要，但目前此领域得到的关注较少。生长因子可通过种子细胞分泌生长因子或直接与支架复合的方式参与组织工程技术。Zhang等［39］ 在体外研究发现，低氧环境结合血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor，b FGF)可促使骨髓间充质干细胞分化为内皮样细胞，转化生长因子β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)结合血小板源性生长因子-AB(platelet-derived growth factors-AB，PDGF-AB)可促使BMSCs向平滑肌细胞分化。在大鼠阴道损伤模型中证实TGF-β1可诱导肌源性干细胞分化为平滑肌细胞［35］ 。尽管各种生长因子十分重要，但目前较少有研究关注生长因子与阴道组织修复和再生的关系。
5总结和展望
尽管用于阴道重建的组织工程学技术越来越多，但目前仍无法确定一种理想的阴道重建手术方式。本综述从支架材料、种子细胞和生长因子三方面讨论了组织工程学技术在阴道重建中的研究及应用。用于阴道重建的支架材料应具有良好的生物相容性及生物力学性，不但支撑重建阴道，还可促进细胞生长;种子细胞可在移植部位存活并增殖，并从结构及生理功能上达到替代正常阴道组织细胞;生长因子不仅可促进移植部位细胞增殖，还应恢复阴道的生物力和表面纹理。以上这些结果强调了组织工程技术用于阴道重建的可行性，为改善患者的生活质量提供了有希望的前景。随着组织工程学技术的深入发展，可降解的生物支架与体内存活率高的种子细胞结合，同时辅助生长因子的调节，进而共同构建出高活性的组织工程移植物，这有望为实现无瘢痕、狭窄或挛缩且和正常阴道功能一致的人工阴道提供一种较好的技术手段。
参考文献略。
来源：现代妇产科进展2024年9月第33卷第9期
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