内镜黏膜概率下剥离术 (endoscopic submucosal dissection,ESD) 能够镜下完整切除早癌、黏膜概率下肿物[1],免除开腹手术痛苦,被公认为早期食管癌及癌前病变的首选治疗方式[2],但术后狭窄是其严重的并发症之一[3],尤其是针对较大范围病灶的ESD治疗。因此,探讨防治ESD术后食管狭窄成为当前研究的热点。尽管目前防治食管狭窄的方法有球囊扩张术、支架植入术、药物 (如糖皮质激素、丝裂霉素C),但在某些临床病例中已有证明,局部注射或口服类固醇不能防止食管再狭窄[4]。而最新研究发现,细胞移植能更加有效防治ESD术后的食管狭窄,治疗后复发率低。本文就细胞移植防治内镜黏膜下剥离术后食管狭窄的发生机制及危险因素、细胞移植技术在ESD术后食管狭窄的防治效果等方面的研究作一综述。
1 ESD术后食管狭窄的危险因素及其机制 1.1 危险因素ESD是指在内镜的直视下利用电切或电凝设备逐步分离黏膜概率层与固有肌层之间的组织,将病变黏膜概率完整切除,可避免病变残留及局部复发,被公认为早期食管癌及癌前病变的首选治疗方式。其适应症较广,主要包括:>15mm的食管高级别上皮内瘤变;早期食管癌;伴有不典型增生和癌变的Barrett食管。但该治疗方法易并发食管狭窄,其狭窄可分为单纯性狭窄与复杂性狭窄两种类型。ESD术后形成的食管狭窄多为复杂性狭窄[5]。其发生原因较多,有研究报道,肿瘤病变程度大于食管环周75%是ESD术后发生难治性狭窄的一个独立危险因素[6];Miwata [7]发现,难治性ESD术后狭窄多发生在行环周食管ESD时损伤黏膜肌层及纵向黏膜缺损长度≥5 cm时。
1.2 发生机制Radu等[8]发现,手术切除食管黏膜时,造成黏膜缺损,该缺损处暴露后会促进免疫炎症反应,损伤的食管黏膜下纤维结蹄组织增生形成纤维化,进而导致食管的狭窄。多数学者认为其可能的发生机制如下[9]:黏膜缺损可能会导致急性炎症、深溃疡、局部黏膜下纤维结缔组织增生,胶原纤维沉积、食管黏膜下层产生严重的炎症及细胞外基质过度纤维化、固有肌层发生萎缩,进而形成食管狭窄。因此,为了减少ESD术后食管狭窄的发生,在ESD术前应评价病变占食管环周的范围及其病变浸润的深度。
2 细胞移植术对ESD术后食管狭窄的防治作用生物细胞移植技术是一种使用健康的细胞来替代或修复病人受损细胞和组织的治疗方式,将体外分离、纯化、扩增、培养好的细胞,通过穿刺、微创介入或静脉注射等方式植入患者体内,利用生物细胞自身具有靶向性的特性使之直达病变部位,修复上皮细胞、内皮细胞等,达到治疗的目的。细胞移植主要包括干细胞移植和自体移植,其中自体移植术又可分为2种方式,一种是将分离得到的细胞直接放置在黏膜缺损处,另一种是将分离的细胞培养成细胞膜片后再进行移植。其中细胞膜片应用的更为广泛。
2.1 干细胞移植干细胞是一类未完全分化、尚不成熟且具有自我复制能力的细胞,具有多潜能性。按照分化潜能的大小,可以分为全能干细胞、多能细胞、专能干细胞;按照发生学来源又可分为胚胎干细胞与成体干细胞,其中成体干细胞主要包括造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞、肝干细胞、胰腺干细胞等[10]。目前神经干细胞移植已被接受为一种很有前途的治疗中枢神经系统疾患的新策略。有报道称[11]神经干细胞移植为神经退行性疾病的治疗带来了希望。随着干细胞分离纯化技术进一步提高,细胞移植开始向其他疾病治疗领域扩展,如干细胞移植在肝脏疾病、炎症性肠病、胃肠动力障碍性疾病等疾病治疗中取得了一定效果。脂肪组织来源的基质细胞可显著降低ESD术后食管狭窄的发生率[12]。Honda等[13]将狗的自体脂肪组织分离出培养成脂肪干细胞,进而制成细胞悬液注射到EMR术后食管黏膜溃疡面处,结果发现对照组与脂肪干细胞组的吞咽困难指数分别为4和1;黏膜概率收缩程度分别为75.7%和45.3%;单位面积黏膜下层新生微血管数分别为7.4和16.2,提示自体脂肪可以抑制食管黏膜的收缩,改善EMR术后狭窄的症状。Ohki等[14]将经干细胞诱导技术培养出的自体口唇黏膜概率上皮细胞移植入ESD术后形成的食管溃疡面处,结果发现在一定程度上也可以防止食管狭窄。
2.2 自体细胞移植目前人体的自体移植组织主要有两种:口腔黏膜的上皮细胞和胃黏膜概率组织。Ohki等[15]研究发现将获取的比格犬口腔黏膜概率上皮细胞在37℃常规条件下培养,增殖形成细胞膜片,然后移植到ESD术后的食管黏膜溃疡面处,4周后发现伤口黏膜愈合完好,无食管狭窄形成,表明细胞膜片移植在ESD术后食管狭窄的防治中具有重要作用。Ohki等[16]后来进一步选择9例浅表食管癌患者作为研究对象,将他们各自的口腔黏膜作为标本,放入对温度敏感的培养基中进行体外培养,16d后培养成上皮细胞膜片,待温度降低后经内镜将细胞膜片直接移植到自身的食管溃疡面处,结果3.5周后溃疡面上均有上皮再生,其中1人在食管胃交界处出现狭窄,其他8名患者均未出现吞咽困难或其它并发症。Hochberger等[17]发表了1例食管癌患者的相关报道,在经ESD术后将剥离出的自身胃窦黏膜应用支架黏附固定于术后食管黏膜溃疡面处,5个月后发现黏膜移植处的上皮能够再生,而且出现狭窄的范围极小,在此后对该患者进行32个月的随访过程中也未出现其他不适症状,提示自体移植能有效防治ESD术后的食管狭窄。
2.3 细胞膜片移植所谓细胞膜片技术,即采用一种特制的温度敏感性培养皿培养细胞,在细胞扩增融合后将局部温度降低,皿底形成水化层,使细胞呈膜片状结构分离。目前细胞膜片已在角膜移植手术中得到广泛应用,但在预防ESD术后狭窄方面的研究尚少。Kanai [18]等为了探讨自体细胞膜片在预防ESD术后食管狭窄的疗效,将8只小猪在全身麻醉状态下行食管环周ESD术,制造人工溃疡面,然后将其中4只小猪的自体表皮细胞膜片移植到溃疡表面,另外4只小猪仅实行食管环周ESD处理,观察2周后发现,在未移植组中所有小猪食管均呈现重度狭窄。而移植组则可观察到再生上皮且仅有轻微纤维化。为了进一步观察细胞膜片移植对防治ESD术后狭窄的效果,Maeda等[19]利用常规自体细胞移植的方法将细胞膜片移植于黏膜切除处,发现此种移植技术并不适用于每一例行食管ESD的患者,于是他们设计了一种新型设备,该设备是由细胞膜片载体 (生物相容性的塑料材料) 与空气管 (内窥镜可以通过的通道) 组成,在设备主体上覆盖上一只气球,然后用缝合线将气球两端固定,操作员可通过空气管将空气注入气球中使之膨胀,也可将空气抽出。他们利用3只小猪的食管行ESD,制造出溃疡面。对照组仅利用内镜钳直接将膜片黏附于溃疡表面,实验组则结合新型设备将细胞膜片放入载体中,利用旋转设备将膜片与溃疡表面吻合,注入空气使气球膨胀,膜片与溃疡处挤压约30Sec后抽出空气,结果发现,新型设备结合细胞移植成功率更高,表明细胞膜片移植对防治ESD术后狭窄有一定效果,但由于技术原因,尚需进一步改进移植技术。
2.4 ECM支架移植细胞外基质 (extracellular matrixc, ECM) 支架能够促进食管癌组织结构和功能的重塑;ECM降解产物可以招募内源性及外源性祖细胞起到组织重塑的作用。Badylak等[20]把猪源性的小肠黏膜概率下层或膀胱黏膜下层的异种ECM用作修补犬食管缺损组织的支架材料,选取15只健康成年雌性犬,其中11只犬食管切除的范围为40%~50%,另外4只切除范围为整个食管环周,黏膜缺损的长度均约为5cm,然后利用支架修复。结果发现切除范围小的11只犬都没有表现出食管功能障碍的临床症状;而另外4只行圆周节段移植的4只犬则表现出狭窄的临床症状。因此,来自小肠黏膜下层或膀胱黏膜下层的脱细胞ECM可以作为部分圆周犬食管缺损的修复,而完整的环周食管切除术后缺损即使运用了ECM修补仍会导致食管的早期狭窄。后来他们采用了一种内镜下新技术[21],即利用胃造瘘术结合内镜对食管黏膜概率和黏膜概率下层做袖状切除,随后放置ECM生物支架材料,经过随访发现不管犬食管切除范围大小如何,均增生出了正常的鳞状上皮,且恢复了正常的饮食,未出现明显的吞咽困难。另外,Stephen等[22]利用来源于猪膀胱的EMC进行加工、脱细胞、消毒, 配置成管型生物支架,他们把22只狗分成4组, 其中3组各分配5只狗,另1组分配7只狗,组1和组2分别仅使用ECM或分离的肌肉组织进行修复;组3和组4分别用覆盖率约为30%的ECM联合肌肉组织覆盖及覆盖率为100%的ECM联合肌肉组织覆盖,结果发现,组1和组2中的狗在3周内由于发生难治性的食管狭窄而死去,组3中的4只狗与组4中的6只狗则存活了26d到230d不等。因此, ECM生物支架联合自体肌肉组织, 可以促进食管组织在结构上和功能上的重塑,而ECM支架或肌肉组织的单独作用仍可能会造成食管的狭窄。单纯使用ECM支架移植对防治ESD术后狭窄有一定的效果,但与防治ESD术后狭窄的其它相关技术相结合效果更好。
3 小结食管狭窄是ESD术后最常见的合并症。目前食管狭窄的治疗方法主要为球囊扩张及常规支架植入术。细胞移植作为一种新的技术尽管在动物试验中获得初步成功,有关干细胞移植、自体细胞移植以及ECM支架“修补”移植术的研究成果令人鼓舞,但目前在临床方面的治疗经验极其有限,相信随着生物技术的快速发展,细胞移植在防治ESD术后食管狭窄方面的应用将会得到迅速推广和应用。
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