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【衛教天地】羊膜基質生長因子在骨科臨床的運用


東元綜合醫院骨科  施韋伃  醫師

什麼是羊膜基質?

羊膜基質是一種生物活性組織基質同種異體移植物,由脫水人類羊膜/絨毛膜 (dHACM) 組成,保留並含有多種細胞外基質蛋白、200多種生長因子、細胞因子和其他特殊蛋白。

羊膜源自胎盤內層,由羊膜和絨毛膜相連而成。羊膜承載著發育中的胎兒和羊水,因此這層薄膜必須具有結構完整性,以支持妊娠直至足月。它必須生長到適應不斷增加的孕體體積,因此,它是一種代謝活躍的組織,透過旁分泌生長因子控制的過程不斷重塑細胞外基質(ECM)。羊膜由五個不同的層組成,包括上皮層、基底膜、緻密層、纖維母細胞層和中間層或海綿層。上皮是離發育中的胎兒最近的一層,由均勻排列在基底膜上的單層上皮細胞組成。3基底膜是由膠原蛋白III 和IV 以及非膠原糖蛋白層黏連蛋白、巢蛋白和纖維連接蛋白組成的薄層。緻密層是幾乎完全沒有細胞的緻密層,並且形成羊膜的主要纖維結構。間質膠原蛋白I 和III 在緻密層中形成束,維持膜的機械完整性,而膠原蛋白V 和VI 與基底膜形成絲狀連接。纖維細胞層是羊膜最厚的層,由嵌入鬆散膠原蛋白網絡中的成纖維細胞和非膠原糖蛋白島組成。最外層海綿層形成羊膜和絨毛膜之間的界面,由III 型膠原蛋白的非纖維狀網狀結構以及豐富的蛋白聚醣和醣蛋白組成。絨毛膜比羊膜厚三到四倍。絨毛膜由網狀層、基底膜和滋養層組成,附著在母體蛻膜上。5網狀層接觸羊膜的海綿層,形成絨毛膜的大部分厚度。網狀網絡由膠原蛋白 I、III、IV、 V 和VI。基底膜透過膠原IV、纖維連接蛋白和層黏連蛋白將滋養層細胞錨定到網狀層。滋養層是最深層,由2-10層滋養層組成,相互接觸與蛻膜。

除了物理上包裹羊水和發育中的胎兒外,羊膜在胎兒發育和妊娠進展中發揮著不可或缺的生物學作用;因此,羊膜移植物具有顯著的生物活性,包括許多發育細胞因子。

天然人類羊膜/絨毛膜含有一系列生長因子,在調節子宮內組織發育和生長方面發揮關鍵作用。表皮生長因子(EGF)、鹼性纖維母細胞生長因子(bFGF)、角質形成細胞生長因子(KGF)、轉化生長因子α 和β (TGF-α,-β)、神經生長因子(NGF) 和肝細胞生長因子(HGF) )是在新鮮和保存的羊膜組織中發現的一些生長因子。處理中也發現了大量這些因子以及其他生長因子脫水人羊膜/絨毛膜(dHACM) 組織,包括TGF-α、TGF-β1、bFGF、EGF、HGF、胎盤生長因子(PlGF)、粒細胞集落刺激因子(GCSF)、血管生成素、血管生成素-2 (ANG- 2 )、肝素結合表皮生長因子(HB-EGF)、血小板衍生生長因子-AA (PDGF-AA)、PDGF-BB 和血管內皮生長因子(VEGF),以及其他白血球介素(IL) 和組織抑制劑金屬蛋白酶(TIMP)。

羊膜基質在臨床上的運用

先前報告的人類羊膜組織在治療開放性傷口和肌腱,神經和軟骨損傷方面引起了很多關注。羊膜基質在骨科方面的運用很廣泛包括:神經修復、肌腱損傷、網球肘肌腱炎、足底筋膜炎、軟骨修復、退化性骨關節炎(膝關節、肩關節、腕關節、足踝關節)、傷口癒合及減少疤痕組織各方面上得到明顯的臨床治療效果。

一篇發表在2013年足踝期刊上針對45位足底筋膜炎患者隨機接受注射 2 cc 0.5% Marcaine 普通液,然後注射 1.25 cc 生理食鹽水(對照組)、0.5 cc 羊膜基質 或 1.25 cc 羊膜基質。追蹤時間超過 8週,以測量功能、疼痛以及功能健康和療效。在治療 1 週內和整個研究期間,與對照組相比,接受 0.5 cc 或 1.25 cc羊膜基質的患者足底筋膜炎症狀有顯著改善。第1週時,美國矯形足踝協會(AOFAS) 後足評分,對照組平均增加2.2 ± 17.4 分,而接受0.5 cc羊膜基質的組別平均增加38.7 ± 11.4 分(P < .001),對照組平均增加33.7 ± 14.0 分。接受 1.25 cc羊膜基質的患者 (P < .001)。到第8週,對照組的AOFAS 後足評分平均增加了12.9 ± 16.9 分,而接受0.5 cc 和1.25 cc羊膜基質的對照組分別增加了51.6 ± 10.1 分和53.3 ± 9.4 分(均P < .001)。因此對於頑固型難治性足底筋膜炎患者,施行羊膜基質治療是一種有效可行且安全的治療選擇。

另一篇在2010年細胞組織銀行期刊(Cell Tissue Bank)研究評估冷凍保存的人類羊膜基質作為人類軟骨細胞支持系統在人類關節軟骨修復中的潛在用途。軟骨細胞從人類關節軟骨中分離出來,在 人類羊膜的絨毛膜基底膜側培養和生長。隨後,含有軟骨細胞的人類羊膜被用於 44 項體外人類骨關節炎軟骨修復試驗。在第 4、8 和 16 週時透過組織學分析評估修復情況。在人類羊膜上培養的軟骨細胞顯示,細胞在絨毛膜基底膜層上生長,但不在上皮側生長。在人類羊膜絨毛膜側生長的軟骨細胞表達 第II型膠原蛋白,但不表達第 I型膠原蛋白,這表明在培養 3-4 週後,它們尚未去分化為纖維母細胞。體外修復實驗表明,退化性關節軟骨上形成了第 II 型膠原蛋白的新組織。新組織與骨關節炎軟骨的融合非常好。結果表明,人類羊膜基質可用於支持軟骨細胞增殖增生,用於修復退化性骨關節炎軟骨的移植方法。

在神經修復方面,2019年一篇期刊(Hand Surg Rehabil)研究過去文獻說明羊膜是一種可生物降解和生物活性的支架,其中含有許多對有效神經再生至關重要的生長因子。迄今為止進行的多項動物研究和單一人體臨床試驗都強調了其在預防神經周圍粘連復發、減少纖維化、加速神經修復和改善神經功能方面的作用。因此,羊膜具有治療週邊神經損傷的理想特性。它很可能可以防止神經瘤的形成。最好的形式是含有羊膜和絨毛膜層的冷凍乾燥形式,以保留其所有生長因子,並便於其在手術室中的處理和儲存。

總結來說,羊膜基質生長因子能有效減少疼痛、減少發炎、減少疤痕、加速癒合,甚至是防止沾黏;不用開刀、不用抽血,注射一針即可,在治療退化性關節炎、網球肘肌腱炎、足底筋膜炎、肌腱韌帶受傷上都有很好的效果。

醫師簡介
學經歷
新竹國軍空軍醫院骨科主治醫師
台灣脊椎外科醫學會會員
台灣骨創傷醫學會會員
美國骨科醫學會會員
中華民國關節重建醫學會會員
中華民國骨科醫學會會員

專長
微創顯微脊椎手術、坐骨神經痛及腰椎間盤突出疾病。
新型微創人工關節置換手術。
微創肩膝腕足關節鏡手術、微創十字韌帶重建手術及各種運動傷害。
微創骨折外傷手術、骨質疏鬆症、手部骨科疾病。
PRP自體血液高濃度血小板療法。
一般外科 主治醫師
施韋伃 醫師

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2023/12/19
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