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编号:10268583
人胶原和自体脂肪声带注射的实验研究
http://www.100md.com 《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》 1998年第6期
     作者:王双乐 杨强 周涛 屈季宁 肖伯奎 顾其胜 徐国详 王文斌 吴苹

    单位:430060 武汉 湖北医科大学第一附属医院耳鼻咽喉-头颈外科(王双乐、杨强、周涛、屈季宁、肖伯奎);上海其胜生物材料技术研究所(顾其胜、徐国详、王文斌、吴苹)

    关键词:声带麻痹;;胶原;;移植;自体;;声带增强术

    中华耳鼻咽喉科杂志980604 【摘要】 目的 探讨国产人胶原狗声带注射的组织学转归及其在矫治声门闭合不全中的应用价值和前景。方法 实验动物分为4组,A组2只分别注射人胶原和自体脂肪矫正左侧声带麻痹引起的声门闭合不全,并对治疗效果进行主、客观观察,术后5个月取材,透射电镜观察。B、C、D组9只狗(每组3只)于右侧声带注入人胶原、左侧声带注入自体脂肪各0.3 ml,分别于术后1、3、5个月取材并观察其组织学变化和体积变化。结果 自体脂肪能在声带组织中存活,但吸收率很高,1、3、5个月体积平均减少速度为38.51%,疗效不能持久。人胶原易于注射,组织相容性好,并能被宿主成纤维细胞和血管移生,同时伴有宿主胶原的再生,显示出最终被宿主组织完全取代的趋势,1~5个月体积平均减少速度为0.65%。矫治效果长期稳定。结论 自体脂肪应用有局限性,只能作为短期的声带植入材料;人胶原可用于各种原因所致声门闭合不全的长期矫治材料,具有良好的应用前景。
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    Experimental study on human collagen and autologous fat injected into canine vocal cords

    Wang Shuangle, Yang Qiang, Zhou Tao, et al. First Affiliated Hospital, Hubei Medical University, Wuhan 430060

    【Abstract】 Objective To explore the histological fate of human collagen and autologous fat injected into vocal cords in treating glottic insufficiency. Methods Human collagen and autologous fat were injected respectively into two dogs(group A) to correct glottic incompetence caused by left vocal cord paralysis. Autologous fat and human collagen 0.3 ml were injected respectively into left and right vocal cords of 9 dogs (B,C,D groups, 3 dogs in each group). These animals were killed after 1, 3 and 5 months. The histology, volume and curative effect of both substances were evaluated. Results Autologous fat grafts survived in the canine vocal cords after 5 months but the absorption was rapid. The average speed of reduction in volume was 38.51% from 1 to 5 months and the effect of treatment couldn't last long.Human collagen was easily injected and well-tolerated.The injected collagen was colonized by host fibroblasts and capillaries.At the same time,new host collagen deposited. There was a trend to allow the eventual replacement of the implant by new host tissue.The average speed of reduction in volume was 0.65% and the curative effect was constantly stable from 1 to 5 months. Conclusion The results suggested that autologous fat has only a potential use for short-term(<5 months) augmentation of vocal cord.Human collagen can be used as long-term augmentative material to manage glottic insufficiency caused by various etiologies.
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    【Key words】 Vocal cord paralysis Collagen Transplantation,autologous Vocal cord augmentation

    非生物性和生物性物质声带注射广泛应用于各种原因所致声门闭合不全的矫治,以改善呼吸和发音功能。临床上声带注射的远期效果主要决定于注射材料的生物学特性,非生物性声带注射材料如石蜡、硅胶、特氟隆等均可能引起诸多并发症而逐渐被淘汰[1]。近年来,人们的研究转向生物材料自体脂肪和胶原,迄今国外作声带注射的胶原多为牛胶原。我们采用人胶原和自体脂肪注射于狗声带进行对比实验研究,观察和探讨各自的组织学特性以及临床应用价值。

    材料和方法

    一、实验对象

    健康成年杂种狗11只,体重15~20 kg,随机分为A组2只(编号1、2),B组3只(编号3~5),C组3只(编号6~8),D组3只(编号9~11)。
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    二、注射材料

    1.人胶原:由上海其胜生物材料技术研究所研制,是从人胎盘组织中制备,经过戊二醛交联、呈半透明胶冻液状。略带乳光,含0.3%利多卡因。

    2.自体脂肪:参照Zaretshy等[2]的方法,在实验动物腹部或锁骨上皮下脂肪垫切取2cm×2cm×2cm 左右的脂肪块,置于生理盐水中漂洗,然后用小剪刀剪碎,将混杂的筋膜组织小心去除,再将碎块置于无菌纱布上,用乳酸林格液冲洗,去除血液成分,最后将细颗粒糊状的脂肪组织收集于注射器中备用。

    三、实验方法

    用3%戊巴比妥钠20~30 mg/kg腹腔注射麻醉。A组手术切断左侧喉返神经干一段长1 cm。于1号狗左侧声带前中1/3处及声带突前进针,将人胶原注入声韧带层,推压麻痹声带至正中位,量约0.9 ml。于2号狗左侧声带同样部位偏外侧进针,将自体脂肪注入甲杓肌层内,推压麻痹声带至正中位,量约1.2 ml。B、C、D组(3~11号狗)均于右侧声带中部进针,在声韧带层平面注入人胶原0.3 ml;并于左侧声带中部偏外侧进针,在甲杓肌层内注入自体脂肪0.3 ml。A组于术后5个月,B、C、D组则分别于术后1、3、5个月取材处死。
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    四、观察方法

    1.大体观察:比较自体脂肪和人胶原声带注射的难易程度。1、2号狗分别于术前、术后清醒时及处死前观察狗的叫声,应用直接喉镜观察声门闭合情况。

    2.组织学观察:A组分别于左侧声带中部取材用于制作超薄切片,透射电镜观察,右侧声带石蜡切片用于HE及Mallory胶原染色,作为正常对照。B、C、D组双侧声带石蜡包埋,冠状面切片,每隔1 mm切片2、3张,用于HE染色;右侧声带部分切片用于Mallory染色,部分HE染色切片用于偏振光显微镜观察。

    3.自体脂肪和人胶原剩余体积的测量:在双侧声带HE染色切片中每隔1mm取切片一张,显微镜下测量注射的自体脂肪和人胶原的残留面积(mm2),将每一面积乘以1 mm后再相加,即得到自体脂肪和人胶原的全部剩余体积(mm3),进行统计学比较,并计算1、3、5个月每段体积平均减少速度。
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    结果

    一、大体观察

    1.人胶原较自体脂肪明显易于推注,更容易精细地控制剂量。

    2.A组1号狗术后清醒时和术后5个月叫声仍清晰响亮,术后5个月喉镜检查左侧声带仍居正中位,声门闭合良好。2号狗术后清醒时叫声恢复正常,术后5个月叫声嘶哑,喉镜检查左侧声带扩增不明显,声门闭合较差,遗留6 mm的裂隙。

    二、组织学观察

    1.透射电镜观察结果:A组1号狗术后5个月,注入的人胶原团块形成很多裂隙,大量成纤维细胞长入,胞浆中粗面内质网及核蛋白体丰富。2号狗术后5个月注入的自体脂肪细胞呈单个密集排列,形态完整,胞浆均匀。

    2.光镜观察结果:注入的人胶原术后1~5个月呈团块状,与周围组织界限清晰, 无移位及扩散,有裂隙形成;术后3个月时在团块边缘及其内部,纤维母细胞、成纤维细胞及毛细血管生长逐渐增多(图1)。术后5个月团块内形成大量裂隙,裂隙内成纤维细胞和血管生长丰富,团块边缘有少量的纤维被吸收降解,而代之以生长密集的宿主细胞及纤维、血管组织,其中有少量炎性细胞浸润;偏振光显微镜观察发现在人胶原团块中可见到多量的新生宿主胶原纤维发出明亮的折射。注入的自体脂肪术后1个月在肌层中形成团块,部分沿肌组织间隙扩散,细胞形态完整,排列较规则,无炎性细胞浸润。术后3~5个月,脂肪团块中逐渐有少量血管组织长入(图2)。
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    三、人胶原和自体脂肪剩余体积测量及t检验结果

    附表 人胶原和自体脂肪剩余体积比较(±s,mm3) 组别

    人胶原

    自体脂肪

    P值

    B

    85.2±4.3

    32.8±3.9

    <0.001

    C

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    21.3±2.7

    <0.001

    D

    84.1±4.1

    12.4±1.6

    <0.001

    以上各组人胶原剩余体积均显著大于自体脂肪剩余体积;1、3、5个月每段体积内人胶原和自体脂肪体积平均减少速度分别为0.65%和38.51%。

    讨论

    一、自体脂肪和人胶原声带注射的组织学转归

    Mikus等[3]研究发现注射于声带和其它部位的自体脂肪随着时间延长都会不断被吸收,不同的采集、制备方法对脂肪的吸收率有一定的影响。祁佐良等[4]研究表明颗粒状脂肪移植后易于获得基底床的营养,因而成活率高。本研究采用自体脂肪切碎成细小颗粒状的方法,注射于声带后脂肪细胞能够成活,无坏死、液化,未引起明显的炎性反应,注射后3个月有血管长入,1~5个月每段体积内自体脂肪体积平均减少速度为38.51%,表明脂肪是自体物质避免了异物反应或过敏反应,但注射后很快被机体吸收,存留率低。
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    胶原纤维具有交织成丝状的三维立体结构,为细胞的生长提供了良好的空间,Yamaguchi等[5]、沈强等[6]已成功地利用胶原蛋白质重建喉粘膜和类软骨组织。本研究结果表明,胶原注射于声带后1个月即有少量成纤维细胞长入,3个月明显增多,5个月有大量宿主细胞、血管生长,细胞代谢旺盛,并有多量的宿主新生胶原纤维生长,显示出注入的人胶原将最终被宿主组织取代的趋势。胶原注入后形成团块,它本身具有的孔状结构及形成的多裂隙结构利于宿主细胞、组织生长。本研究采用的人胶原制品,经过戊二醛交联后,降低了抗原性和对胶原酶的敏感性,增加了组织耐受性和稳定性,但由于是异体蛋白,仍存在弱抗原性,声带注射后3~5个月,组织中有少量炎性细胞出现,边缘少部分胶原纤维被吸收。

    二、自体脂肪和人胶原声带注射的应用价值

    易于注射、良好的组织耐受性且能在组织中长期保存而不被吸收是决定声带注射材料应用价值的主要依据。Shindo等[7]和Remacle等[8]报道了自体脂肪和胶原声带注射的临床应用,结果表明,自体脂肪注射不能持久,仅能维持3个月左右;而胶原注射得到了长期稳定的效果(平均随访4.5年)。
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    我们在实验中发现,人胶原比自体脂肪易于推注,注射剂量、部位更容易精确地掌握、控制。用自体脂肪注入A组2号动物左侧声带,矫正左侧喉返神经麻痹引起的声门闭合不全,术后5个月狗叫声变嘶哑,声门遗留裂隙,表明随着脂肪的吸收,声带扩增效果减弱。应用人胶原对A组1号狗作相似处理,5个月后狗叫声仍清晰,声门闭合良好,治疗作用保持稳定。这与它们注射于声带后随时间发生的体积变化密切相关,自体脂肪的吸收明显,而人胶原虽然会发生吸收,但逐渐为宿主细胞、组织所取代,因而声带的扩增体积不会随着时间而减小。

    本实验结果表明,自体脂肪用于声带注射后不能满足在组织中长期存留不被吸收的要求,只适于作为暂时性声带麻痹的治疗,或用于小的声门闭合不全,注射时应过量,因为吸收是必然的。人胶原组织相容性好,且能逐渐被宿主组织取代而使治疗效果得以长期稳定,因此人胶原注射可作为各种病因所致声门闭合不全的治疗方法。具有良好的应用价值及前景。在临床应用上,人胶原是对常用的异种异体牛胶原制品的改进,但由于人胶原是异体蛋白,仍可能发生过敏反应,Ford等[9]报道了自体胶原用于声带注射的临床研究,发现自体胶原有更优良的生物学特性,但制备困难,人胶原可作为它的最好替代。人胶原声带注射的长期组织学转归及临床应用还有待进一步研究。
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    图1 注射后1个月人胶原(蓝染)呈团块状,有裂隙形成,其边缘及内部有少量的宿主细胞生长。Mallory氏染色×100

    图2 注射后3个月自体脂肪在肌层中形成团块,细胞形态完整,排列较规则,无炎性细胞浸润,团块中有少量血管组织长入

    参考文献

    1 Ford CN.Histologic studies on the fate of soluble collagen injected into canine vocal folds.Laryngoscope,1986,96:1248-1257.

    2 Zaretsky LS,Shindo ML,Detar M,et al.Autologous fat injection for vocal fold paralysis:long-term histologic evaluation.Ann Otol Rhinol Laryngol,1995,104:1-4.
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    3 Mikus JL,Koufman JA,Kilpatrick SE.Fate of liposuctioned and purified autologous fat injections in the canine vocal fold.Laryngoscope,1995,105:17-22.

    4 祁佐良,李二恪,王厚滨,等.颗粒状脂肪组织移植的实验研究.中华整形烧伤外科杂志, 1997,13:54-56.

    5 Yamaguchi T,Shin T,Sugihara H.Reconstruction of the laryngeal mucosa:a three-dimensional collagen gel matrix culture.Arch OtolaryngolHead Neck Surg,1996,122:649-654.

    6 沈强,臧鸿声,贾连顺,等.软骨细胞植入胶原蛋白重建类软骨组织的体外培养研究.中华外科杂志,1994,32:252-254.
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    7 Shindo ML,Zaretsky LS,Rice DH.Autologus fat injection for unilateral vocal fold paralysis.Ann Otol Rhinol Laryngol,1996,105:602-606.

    8 Remacle M,Dujardin JM,Lawson G.Treatment of vocal fold immobility by glutaraldehyde-cross-linked collagen injection:long-term results.Ann Otol Rhinol Laryngol,1995,104:347-441.

    9 Ford CN,Staskowski PA,Bless DM.Autologous collagen vocal fold injection:a preliminary clinical study.Laryngoscope,1995,105:944-948

    (收稿:1998-05-11 修回:1998-08-31), http://www.100md.com