·论 著·

国产氧化纤维素可吸收止血纱布对大鼠皮肤伤口愈合影响的机制研究

崔智慧1,张雅菲2,田 田2,董晓辉3,贾庆忠1,3,张连珊3*

(1.河北医科大学药学院,河北 石家庄 050017; 2.河北医科大学口腔医学院,河北 石家庄 050017; 3.河北医科大学新药安全评价研究中心,河北 石家庄 050017)

[摘要] 目的 探讨国产氧化纤维素可吸收止血纱布对大鼠皮肤伤口愈合的影响机制。方法 8周龄SD大鼠24只(雌雄各半),背侧作3个皮肤全层缺损伤口,分别为空白对照、氧化纤维素纱布和速即纱伤口。观察不同时间点伤口愈合变化、组织病理学变化以及α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)和Ⅰ、Ⅲ型胶原的表达变化。 结果 3组伤口愈合时相基本一致:术后第4天伤口呈向心性聚缩,可见痂皮和渗出;术后第7~10天,各组创面面积缩小明显,痂皮基本脱落;术后第14~21天,创面基本愈合。病理组织学观察:3组第7天创面伤口肉芽组织最明显;第14天胶原纤维开始增多;第21天复层鳞状上皮完全覆盖伤口。天狼猩红染色在偏光显微镜下观察发现:3组术后第7天出现纤细的Ⅲ型胶原;第21天Ⅰ、Ⅲ型胶原比例基本相同。α-SMA免疫组化表达及定量分析发现:与空白对照组术后第7天表达量达到峰值相比,氧化纤维素纱布组第7天和第14天表达量基本相同,空白对照组第14天表达量明显降低,但3组第21天表达量基本一致。结论 使用国产氧化纤维素可吸收止血纱布不影响大鼠皮肤伤口的愈合,与国外同类产品(速即纱)无明显差别。

[关键词] 伤口愈合;外科纱布;α-平滑肌肌动蛋白;大鼠

我国每年各类手术达5 000万例,医用纱布是最常见的外科手术材料,具有隔离伤口、预防感染、止血等作用。因此,开发止血优良的可吸收材料、提高手术安全性是外科医学发展的重要课题。医用可吸收止血纱布具有止血快速、吸收完全、减少手术风险的优点,是一种有广泛应用前景的医用生物材料。目前临床使用这类材料以进口产品为主,如美国强生公司生产的速即纱(surgicel),虽然效果良好,但价格比较昂贵[1]。氧化纤维素可吸收止血纱布(oxidizedcellulose absorbable hemostatic gauze,OAHG)是河北省爱能生物科技有限公司生产的可吸收止血纱布,按照国家对《可吸收止血产品注册技术审查指导原则》(国家食品药品监督管理总局,2016年)要求,该产品属于第三类医疗器械,前期对产品的有效性和生物安全性进行了初步研究,证实此产品止血效果良好,并能被组织完全吸收,局部无纱布残留,未见异物反应及感染。本研究观察此产品使用后是否影响伤口愈合,并初步探讨其机制。

1 材 料 与 方 法

1.1 模型建立及实验分组 健康SD大鼠24只,雌雄各半,体重180~220 g,购自河北省实验动物中心[动物合格证号:1507093,SCXK(冀)2013-1-003]。3%戊巴比妥钠0.15 mL/100 g腹腔注射麻醉,俯卧位固定背部去毛备皮(以脊柱为中线,两侧备皮),消毒后在大鼠脊柱两侧旁用打孔器行皮肤全层作3个直径1.5 cm圆形切口(图1)。3个切口分别为A(空白对照组)、B[OAHG组(河北爱能生物科技股份有限公司生产,规格50 mm×70 mm,批号20140306]、C[速即纱组(Ethicon SARL生产,规格5 cm×7.5 cm,批号3699079]。A伤口不作处理,B和C每个创口匀外敷2层纱布。手术后动物单笼饲养,连续3 d腹腔注射氨苄西林钠10万U/只防止感染。

1.2 大体和组织学观察 每日观察动物创面情况至第21天。于手术前(计为0 d)及手术后第4,7,10,14,21天创面照像,测量创面面积并计算创面愈合率。于手术后第4,7,14,21天分别取其中6只动物(雌雄各3只)麻醉后放血处死,取创面组织,常规福马林固定,梯度乙醇脱水,石蜡包埋,间断连续切片,常规HE染色和天狼猩红染色,HE和天狼猩红染色切片在奥林帕斯BX5万能显微镜下观察、照相。

1.3 免疫组织化学染色和定量分析

1.3.1 免疫组织化学染色 石蜡切片脱蜡至水;枸橼酸修复液微波修复;3%过氧化氢除去内源性过氧化物酶;正常山羊血清封闭后;兔抗人α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)单克隆抗体(1∶100)(美国Epitomics公司),4 ℃孵育过夜;生物素化第二抗体液和辣根过氧化物酶标记链酶卵白素工作液孵育;DAB显色,苏木素复染,梯度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树脂封片,光镜下观察。磷酸盐缓冲液代替第一抗体作为阴性对照。

1.3.2 定量分析 采用TissueFaxs systerm扫描成像系统,对伤口局部α-SMA阳性部位划定区域扫描成像,用TissueQuest和HistoQuest分析软件进行免疫组织化学定量分析,用阳性细胞百分比表示。

1.4 统计学方法 应用SPSS 13.0统计软件分析数据。计量资料比较分别采用F检验和SNK-q检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 3组伤口愈合率和愈合时相基本一致 术后创面少量渗血,术后第1天色泽鲜红,术后第4天3组伤口呈向心性聚缩,色泽暗红,部分形成较硬的黑色痂皮,部分创面有渗出;术后第7~10天,各组创面面积缩小明显,痂皮基本脱落;术后第14~21天,创面基本痊愈,创面呈带状或不规则瘢痕。3组伤口不同时间点创面愈合率差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3组伤口不同时间点创面愈合率比较
Table 1 Comparison of wound healing rates at different time points in three groups

组别 愈合率第4天第7天第10天第14天第21天F值P值空白对照组13.9±6.048.6±22.083.3±30.084.5±16.0100.0±0.021.5460.000OAHG组13.3±7.054.4±20.088.2±24.094.7±14.096.3±27.019.5740.000速即纱组13.9±6.044.5±22.083.5±17.093.8±14.095.5±22.025.8180.000 F值0.0180.3260.0780.886 0.086 P值0.9820.7270.9250.433 0.919

2.2 3组伤口病理组织学变化比较 3组创面均有直径1.5 cm左右的组织缺失,所有伤口深达肌层,属于二期伤口。3组创伤的基本病理表现为痂皮、肉芽组织和胶原纤维形成。第4天和第7天有轻中度痂皮形成(渗出液和坏死组织形成),第4天伤口局部可见纤维母细胞、新生毛细血管和炎细胞组成的新鲜肉芽组织形成,第7天肉芽组织最为明显,第14天胶原纤维开始增多,第21天复层鳞状上皮完全覆盖伤口。与空白对照组比较,OAHG组和速即纱组伤口愈合无明显延迟。天狼猩红染色偏光显微镜下观察,第7天胶原纤细,主要为Ⅲ型胶原(绿色)(图1A),第14天3组Ⅰ型胶原(黄色)增多(图1B),第21天3组Ⅰ、Ⅲ型胶原比例基本相同(图1C)。

2.3 3组伤口α-SMA阳性表达比较 3组伤口α-SMA阳性细胞是肉芽组织的纤维母细胞及毛细血管的管周细胞(图2)。定量分析发现第4天伤口局部表达α-SMA,OAHG组表达量最高,较速即纱组明显增高;第 7天空白对照组表达达到峰值,较2个纱布组明显增高;第14天空白对照组表达量明显降低,但OAHG组表达量与第7天基本相同,而速即纱组的表达则达到峰值;第21天3组表达均降到最低。见表2。

表2 3种伤口不同时间点α-SMA定量表达比较
Table 2 Quantification expression of α-SMA at different time points in three groups of wounds

组别 α-SMA 第4天第7天第14天第21天F值P值空白对照组14.61±3.4557.97±6.1229.88±10.889.95±0.6311.6870.009OAHG组17.80±3.58∗39.67±5.11#41.15±9.3713.51±1.5812.6990.005速即纱组8.26±1.39∗#36.50±7.86#46.67±3.1010.32±0.9710.4780.000 F值6.3277.2980.8700.152 P值0.0420.0260.4400.927

*P值<0.05与空白对照组比较 #P值<0.05与OAHG组比较(SNK-q检验)

3 讨 论

医用止血材料研究一直是各国医学界高度重视的课题,随着相关学科如化学合成工业和材料工业的进步,医用可吸收止血材料不仅其质量有了很大提升,而且其性能也变得越加优良[2-3]。目前临床上广泛使用的速即纱可溶性止血纱布(surgicel,美国强生公司),是一种水溶性全吸收的再生氧化纤维素(oxidized regenerated celulose),具备水溶性好、与水和盐有极强亲和力的特点[4]。速即纱在人体内被最终分解为单糖而被吸收,具有良好的组织相容性、可降解性和无毒等特点[5]。本研究使用的OAHG是我国自主研发的产品,属于第二代生物生物医用材料,也属于医用耗材[6],其成分氧化纤维素(oxidizedcellulose)是植物纤维素经选择性氧化体系使C6位的伯羟基选择性氧化成羧基而制得单羧基纤维素,与速即纱的物理性状和止血机制相同,外观似棉纱有均匀的网孔,止血机制是具有酸性的羧基与血红蛋白中的Fe2+结合,形成棕色胶块,有效地封闭血管断端,起到机械性止血的作用,同时纱布与创面的黏合力强,贴敷后不易从创面脱落,也起到一定的压迫性止血作用[7]。此产品不影响人体正常的凝血机制,而是通过物理作用迅速促使血液凝固,有效控制小血管出血。产品物理特性和化学成分符合ISO制定的生物医用材料的标准,但因为上述产品的可吸收特性,局部应用后是否影响伤口的愈合是普遍关心的问题[8]

本研究采用大鼠自体对照法,制作全层皮肤缺损二期伤口模型,观察使用可吸收止血纱布是否延迟伤口愈合,并与速即纱和空白对照组进行比较,大体和病理组织学观察结果显示3组愈合时相和病理演变过程基本一致,但免疫组化定量研究发现3组α-SMA表达时相不同,使用可吸收止血纱布伤口局部表达在第7天和第14天表达最高呈平台状,但与第7天的空白对照组比较表达量有明显减少,而速即纱组α-SMA表达峰值延迟至第14天,比空白对照组延迟7 d。组织创伤后的愈合过程是各种修复细胞增殖、分化、迁移、凋亡和消失的过程,有多种细胞参与,其中肌纤维母细胞,即活化的肌纤维细胞,在伤口愈合过程中起着关键作用,在早期可以收缩伤口,晚期可以分泌各种胶原和细胞外基质[9],肌纤维母数目过少或功能降低会延迟伤口愈合,而表达过多会导致纤维瘢痕[10]。α-SMA是肌纤维母细胞的标志物[11],其表达量多少标志着肉芽组织的多少,随着肉芽组织的减少和胶原纤维的增多,肌纤维母细胞转变为肌纤维细胞同时失去表达α-SMA的特征[12]。本研究2个纱布组α-SMA表达较空白对照组表达时相不同、表达量降低,说明皮肤伤口使用可吸收纱布在一定程度上延迟和(或)抑制肌纤维母细胞的增生和功能;但偏光显微镜下观察3组伤口局部Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维的分泌时相和分泌量并无明显差异,说明使用可吸收纱布并没有因为纤维母细胞的减少影响伤口的愈合。

综上说明,我国生产的氧化纤维素可吸收止血纱布,其伤口的愈合时相与空白对照组的愈合时相基本一致,与国外同类产品(速即纱)比较无明显差别。(本文图见封三)

[参考文献]

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A mechanism study about the effect of oxidizedcellulose absorbable hemostatic gauze on skin wound healing in rats

CUI Zhi-hui1, ZHANG Ya-fei2, TIAN Tian2,DONG Xiao-hui3, JIA Qing-zhong1,3, ZHANG Lian-shan3*

(1.School of Pharmcology,Hebei Medical UniversityShijiazhuang 050017,China; 2.College of Stomatology, Hebei Medical University, Shijiazhuang 050017, China; 3.Center for New Drug Safety Evluation and Research, Hebei Medical UniversityShijiazhuang 050017, China)

[Abstract] Objective To assess the effects of oxidizedcellulose absorbable hemostatic gauze(OAHG) to the course of ctaneous wound. Methods A total of 24 Wistar rats were used. Three full-thickness excisional wounds were made on each side of the dorsal midline with a 15 mm punch biopsy in one rat. Two wounds were covered with OAHG and surgicel and one wound was used as blank control studies(no gauze). Wound-closure kinetics were observed. Histological sections of day4, 7 , 14 and 21 wounds were analyzed,Expression of α-smooth muscle actin(α-SMA) within the granulation tissue and collagen formation were evaluated. Results Course of the wound-closure kinetics were not significantly different in three groups: Histological analysis showed that a dehydrated crust, granulation tissue and collagen formmationin in three groups,granulation tissues were formed at margeing of excisional wounds by day 4, peaked at day 7. Formation of the collagen increased at day 14 and epithelial cells coveried all wound in three groups at day 21. Expressive patterns of α-SMA were similar to the three groups but the peaks of α-SMA expression in both gauze groups were lower and delayer than in black control. Conclusion OAHG does not affect the healing of skin wounds in rats, and there is no significant difference between domestic and foreign similar products(instant gauze).

[Key words] wound healing; surgical sponges; α-smooth muscle actin; rats

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2019.10.018

[中图分类号] R64

[文献标志码]A

[文章编号]1007-3205(2019)10-1193-05

[收稿日期]2019-04-11;[修回日期]2019-05-06

[基金项目]河北省重点研发计划项目(18274801D);河北医科大学大学生创新性实验计划项目(UISP2017127)

[作者简介]崔智慧(1996-),男,河北高阳人,河北医科大学药学院2014级临床药学专业本科生,从事临床药学学习。

*通信作者。E-mail:lianshanzh@163.com

(本文编辑:杜媛鲲)