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编号:10213048
应用人-鼠皮肤移植判断冻存人体皮肤的活力
http://www.100md.com 《中国现代医学杂志》 2000年第11期
     作者:王锡华 吴军 张宁 陈希炜 肖光夏

    单位:王锡华 张宁 陈希炜 肖光夏(兰州军区乌鲁木齐总医院烧伤整形科 乌鲁木齐 830000);吴军(第三军医大学西南医院烧伤研究所 重庆 400038)

    关键词:皮肤移植;皮肤储存;琥珀酸脱氢酶

    中国现代医学杂志001106

    目的:为了评价冻存皮肤的移植效果。方法:将-20℃和液氮中保存1周 、1月、2月的人体皮复温后,测定皮肤的琥珀酸脱氢酶(SDH)活性,并作组织学检查。同时 将冻存皮肤移植于Wistar鼠背部创面,术后第5天至完全排斥期间每天计算移植皮肤存活率 。以 新鲜皮肤为对照组。用统计学方法分析移植成活率与SDH之间的关系。结果:移植5,6和7d 的皮片成活率与SDH均呈显著正相关。结论:人-鼠皮肤移植模型是判断冻存皮肤移植效果有 效的方法,既可反映皮肤移植的成活率,又可反映成活期。
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    分类号 R-332

    VIABILITY ASSAYS FOR CRYOPRESERVED HUMAN SPLIT-THICKNESS

    SKIN BY HUMAN-RAT XENOSKIN GRAFTING MODEL

    Wang Xihua, Wu Jun, Zhang Ning

    (Department of Burn and Plastic Surgery, General Hospital of Urumqi,Lanzhou Co mmand, PLA, Urumqi 830000)

    [Abstract] Objective: To develop an available method for ev aluation viability of cryopreserved human split-thickness skin. Methods: The human sp lit-thickness sk in sample which was cryopreserved at 20℃ or liquid nitrogen for one week, one m onth and two months respectively, after rewarming, was measured the viability by Succinic Dehydrogenase (SDH) and its morphometry by light or electrical microsc ope was performed. Simultaneously, the skin sample was grafted on wound of Wista r rat. During post-transplantation 5 day and the day of whole rejection, the ski n graft "take" rate was recorded everyday. The relationship between graft "take" rate and SDH was analyzed with statistical correlation rest. Results:Post-tran splantation 5 day to 7 day, there was showed a good linear relationship between graft rate and SDH (P<0.01). Conclusions: This model might be an available metho d for evaluating the viability of cryopreserved skin. It might express as either skin graft "take" or graft survival time.
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    Key words: Skin Transplantation; Skin Store; Succinic Dehydrog enase; Animal Model

    低温保存异体皮肤延迟移植已成为烧伤创面的基本治疗方法之一,由 于客观地评价储存皮肤的整体活力比较困难,至今尚没有一种统一的标准。保存的目的是为 了移植,本实验以Wistar鼠为冻存人体皮肤移植的受体,试图为评价冻存皮肤的移植效果建 立一种经济有效的方法。

    1 材料与方法1.1 材料

    健康青年急性死亡6~8h的尸体皮肤经消毒后,制成0.3~0.4mm厚的断层皮肤,在4℃经抗冻 液(10%二甲基亚砜,10%1,2丙二醇、10%多聚乙二醇)渗透15min后,分别置于-20℃和液氮 中保存。将上述保存1周、1月、2月的人体皮用大量40℃的0.01MPBS快速复温后,取标本测 定皮肤的琥珀酸脱氢酶(SDH)活性,并作光镜及透射电镜组织学检查。同时进行人-鼠皮肤移 植实验以新鲜皮肤为对照组。
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    1.2 皮肤琥珀酸脱氢酶(SDH)活力的测定

    按改良Hershey法[1]进行。紫外分光光度仪上用波长为490nm的测定OD值。以OD值 除以皮肤标本的重量代表皮肤的活力。设定新鲜皮肤活力为100%,计算储存后的皮肤活力百 分率。

    1.3 人-鼠皮肤移植实验

    取250~300gWistar大鼠,每组12只,麻醉后于背部造成3cm×4cm创面,将复温后的储存皮 肤移植于Wistar大鼠创面上,皮缘与创缘间断缝合、包扎固定,单笼饲养,术后第5天去除 包扎,用烧伤小创面测量尺[2]每天计算移植皮肤存活率(皮片成活面积/原移植皮 片 面积),直到完全排斥。以移植皮肤红肿、起水疱或发黑变硬视为排斥。于术后5,7,9d及移 植物80%被排斥时取移植皮肤活检病理学检查。

    1.4 统计学处理
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    数据结果以均数±标准差(±sd)表示。采用第四军医大学SPMR医用统计程序包 ,用方差分析检测差异的显著性,用直线相关与线性回归分析两变量之间的相关性。

    2 结果2.1 冻存人体皮的SDH活力、移植成活率及排斥时间 见附表

    附表 冻存皮肤琥珀酸脱氢酶(SDH)、移植成活率及排斥时间 组别

    n

    SDH(%)

    [(〗

    移植术后皮片成活率(%)

    5d

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    7d

    8d

    9d[)〗

    排斥时间(d)

    新鲜皮

    12

    100

    83.5±5.5

    80.4±7.7

    78.6±4.3

    59.5±7.6
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    41.6±6.4

    12.4±2.8

    -20℃保存1周

    12

    84.14±3.83

    78.7±8.4

    75.6±9.5

    73.8 ±5.9

    57.0±8.3

    50.8±7.6

    14.6±1.1
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    -20℃保存1月

    12

    61.24±6.73

    72.3±10.7

    66.1±8.7

    58.1 ±10.3

    56.4±10.1

    48.1±11.3

    13.6±0.9

    -20℃保存2月

    12
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    50.71±5.40

    66.8±7.6

    59.8±6.4

    52.6 ±8.2

    49.7±6.5

    44.5±8.0

    15.2±1.3

    液氮保存1周

    12

    80.64±7.50

    80.5±11.2
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    70.3±9.3

    62.4±11.1

    56. 3±9.4

    51.4±10.4

    14.3±1.8

    液氮保存1月

    12

    78.23±13.39

    77.6±9.8

    68.5±10.4

    63.9±9.8[ 〗51.4±8.7

    46.0±7.3
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    14.8±1.2

    液氮保存2月

    12

    71.94±7.22

    76.4±6.6

    67.6±5.1

    61.3±10.5

    53.5 ±11.0

    47.5±9.5

    14.6±1.5

    注:P<0.05 结果显示:-20℃保存1周皮肤SDH活力比各冻存组皮肤高(P<0.05);-20℃保存皮肤SDH 活力随时间延长而下降;而液氮保存2月内皮肤的SDH活力没有显著性差异(P>0.05)。 冻存皮肤鼠创面上移植5,6,7d皮片的成活率与SDH的变化趋势相似;而7d后各组皮片的成 活率之间没有显著差异(P>0.05),新鲜皮组比冻存皮肤各组移植成活期显著地延长( P<0.05);而-20℃保存组与液氮保存组之间的移植成活期没有显著性差异。
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    2.2 冻存人体皮肤的光镜及透射电镜检查

    光镜:冻存皮肤各组均可见真皮水肿,表皮层结构完整,真皮-表皮连接尚完好。表皮细胞 的结构各组存在差异,-20℃保存1周组表皮细胞基本正常,-20℃保存1月组可见部分表皮细 胞空化;-20℃保存2月组可见大部分表皮细胞显著空化(见图1);液氮保存1周、1月及2 月的皮肤表皮细胞变化基本相似,均可见少部分表皮细胞空化。

    图1 -20℃保存2月的冻存皮:真皮明显水肿,表皮结构完整,大部分表 皮细胞空化。HE×100

    电镜:各组均可见表皮细胞和纤维细胞不同程度的线粒体肿胀、空化、染色质边集,胞核内 出现不规则的空白区。-20℃保存1周的皮肤超微结构损伤较轻,大部分表皮细胞的基底膜完 整,细胞间连接正常;-20℃保存1月组的大部分表皮细胞基底膜尚完整,但部分细胞间连接 破坏,细胞器损伤加重;-20℃保存2月组皮肤超微结构损伤更明显,大部分表皮细胞基底膜 不完整,细胞间连接破坏,细胞器损伤明显,核周间隙增宽,胞核内空白区增加(见图2) ;液 氮保存1周、1月及2月的表皮细胞超微结构介于-20℃保存1周和1月之间,基底膜完整,细胞 间连接完好,细胞器肿胀、空化,胞核内可见散在空白点。
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    图2 -20℃保存2月的冻存皮:表皮细胞间隙增宽,细胞间连接断裂,核 周间隙增宽,可见变性的细胞器突入增宽的核周间隙,核内不规则的空白区。TEM×11.5K

    2.3 移植皮片的病理学检查

    各组皮片移植5,6,7d均可见真皮内有毛细血管长入,较少炎细胞浸润,表皮结构完整,皮 片色泽正常部位的活检可见表皮细胞不同程度的空化,以-20℃保存2月的移植皮肤表皮空化 最显著,-20℃保存1周和液氮保存的皮片空化较轻(见图3),而皮片发黑发暗部位表皮 结构尚完 整,但表皮细胞坏死。移植7d后至排斥,各组皮片内炎细胞浸润逐渐增多,真皮毛细血管栓 塞,表皮-真皮分离、脱落。

    图3 -20℃保存1周的冻存皮移植第7天:表皮结构完整,部分表皮细胞 空化。表皮-真皮部分分离,真皮有毛细血管生入,较少炎细胞浸润。HE×100

    2.4 相关分析结果
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    移植第5,6,7天皮片成活率与SDH之间均呈显著正相关。其回归方程分别为:Y=44.4exp( 5.9E-3X),[r=0.94,P<0.01],Y=100.4-1715.7/X,[r=0.95,P<0.01],Y= 34.3e xp(8.2E-3X),[r=0.89,P<0.01]。上述Y为移植皮片的成活率,X为皮片SDH活性,r为 相关系数。移植第8,9天皮片成活率与SDH无显著统计学相关性(相关系数r分别是0.53和0.0 8,P>0.05)。移植皮片排斥时间与SDH无显著统计学相关性(r=0.07,P>0.05) 。

    3 讨论

    客观地评价储存皮肤的整体活力比较困难,至今尚没有一个统一的标准。体外测定皮肤活力 最常用的是耗氧量及琥珀酸脱氢酶(SDH)[3]。耗氧量反映了组织细胞的呼吸功能 ,而琥珀酸脱氢酶存在于线粒体内膜,任何原因致线粒体膜损伤均可影响SDH活性[4 ]。研究表明线粒体功能损伤是低温冷冻损伤的早期敏感指标[5]。本研究显示 -20℃保存1周、1月、2月的冻存皮肤SDH活力逐步下降,而液氮保存2月内的冻皮SDH活力没 有显著变化;冻存皮的组织学检查也提示了冻存皮肤的损伤程度基本与SDH活力检查结果 一致。有学者用耗氧量为指标,研究了-20℃保存皮肤的活力,结果随保存时间 的延长活力逐步下降[6],与本研究结果基本一致,说明SDH是体外评价冻存皮肤 活力的一个比较可靠的指标。
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    皮肤储存的目的移植,体外评价的目的也是为了预测临床移植能否成活。移植成活率不 仅受皮肤本身活力的影响,还受病人的全身情况(年龄、疾病、营养等)及创面因素(细菌、 肉 芽等)的影响,并且排斥反应的参与,给客观评价皮肤的活力带来了双重困难。为了评价冻 存皮肤的移植效果,本文用不同质量的冻存皮肤,利用Wistar大鼠作人皮移植的受体,结果 显示移植后第5,6和7天移植皮的成活率与体外SDH活性有显著统计学相关性,而7d后的移植 成活 率与SDH活性统计相关不显著。-20℃及液氮保存皮肤移植排斥时间较新鲜皮组明显延长 ,这与冻存皮肤抗原性下降的结果一致。病理结果显示移植5,6,7d的皮片真 皮内有毛细血管长入,较少炎细胞浸润;移植第8天至完全排斥,皮片内炎细胞浸润增多, 毛 细血管逐渐栓塞,表皮-真皮分离;提示了移植7d前移植物尚未发生免疫排斥反应或免疫排 斥反应较弱,移植物的成活率主要与皮肤本身活力有关;而移植7d后移植物逐渐受宿主免疫 细胞的攻击,因免疫的参与,移植成活率与皮肤的SDH活力相关不显著。以往用缺乏免疫反 应的裸鼠作为人皮移植的受体,来评价储存皮的质量[7,8],然而价格昂贵,裸 鼠死亡率高,并且避开免疫排斥的问题,与临床上的异体皮肤移植相关较大。 我们认为储存皮肤的质量判断应包括移植成活率 和成活期。异基因移植是证明皮肤储存优劣的最终手段,用具有免疫反应能力的动物,对储 存皮质量的判断更客观、更准确,既能反映移植成活率,又能反映成活期。Cinamon等 [9]以Balb/c小鼠为受体,移植了有活力的冷冻皮肤、无活力的甘油化皮肤及新鲜皮, 大体观察及组织学检查,结果第4天冷冻皮显著比甘油化皮要好,而第7天则更加显著;Be n-Bassat等[10]用了同样的鼠为受体,结果也证明以鼠为人体皮移植的模型来评 价储存人皮的活力是简单、有效、可靠的。
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    参 考 文 献

    1,朱兆明,王淑英,孟庆珍.低温储存皮肤研究(二):人体皮肤内琥珀酸脱氢酶的 定量测定.中国人民解放军军医进修学院学报,1980;增刊(2):55~57

    2,李 迟,孙永华,烧伤小创面测量尺.中华整形烧伤外科杂志,1992;8(3):241 ~242

    3,Pegg DE.Viability assays for preserved cells,tissues,and organs.Cryob iology,1989;26(3):212~231

    4,Kearney JN,Wheldon LA,Gowland G.Cryopreservation of skin using a murin e model:Validation of a prognostic viability assay.Cryobiology,1990;27:24~30
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    5,McGann LE,Yang H,Walterson M.Manifestations of cell damage after freez ing and thawing.Cryobiology,1988;25:178~185

    6,朱兆明,柴家科,孔秋华.-20℃冰箱储存皮肤的研究.中华外科杂志,1995;33( 8):479~480

    7,Gram AE,Domayer M,Shelby J,et al.Preservation of human skin:study of t wo media using the athymic(nude)mouse model.J Trauma,1985;25:128~133

    8,Merrel SW,Shelby J,Saffle JR,et al.An in vivo test of viability for cr yopreserved human skin.Curr Surg,1986;43(4):296~300
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    9,Cinamon U,Eldad A,Chaouat M,et al.A simplified testing system to evalu ate performance after transplantation of human skin preserved in glycerol or in liquid nitrogen.J Burn Care Rehabil,1993;14(4):435~439

    10,Ben Bassat H,Strauss N,Ron M,et al.Transplantation performance of hum an skin cryopreserved by programmed or stepwise freezing and stored at -80 degre C or-180 degree C.J Burn Care Rehabil,1996;17(5):421~428

    (2000-02-17收稿), 百拇医药