硅胶乳房植入物表面如何影响免疫系统？新研究给出答案

导读：美国每年约有40万人接受硅胶乳房植入手术。根据美FDA的数据，由于疤痕组织的积累和其他并发症，大多数植入物需要在10年内更换。

据外媒报道，美国每年约有40万人接受硅胶乳房植入手术。根据美FDA的数据，由于疤痕组织的积累和其他并发症，大多数植入物需要在10年内更换。由麻省理工学院(MIT)研究人员领导的一个团队现已系统地分析了这些植入物的不同表面结构是如何影响不良反应的发展的，在极少数情况下，可能包括一种不寻常的淋巴瘤。

前MIT博士后Omid Veiseh指出：“植入物的表面形貌可以极大地影响免疫反应对其的感知，这对植入物的设计有重要的影响。我们希望这篇论文能为整形外科医生评估和更好地理解植入物的选择如何影响患者的体验提供基础。”

研究人员表示，这些发现还可以帮助科学家在未来设计更多的生物相容性植入物。

“我们很高兴能带来新的材料科学方法来更好地理解隆胸领域的生物相容性问题。我们也希望我们所进行的研究将广泛有助于理解如何设计更安全、更有效的任何类型的植入物，”MIT David H. Koch研究所教授、这项研究的论文资深作者Robert Langer说道。

表面分析

硅胶乳房植入物自20世纪60年代开始使用，最早的版本表面光滑。然而，使用这些植入物，患者经常会经历一种称为包膜挛缩的并发症，即在植入物周围形成疤痕组织并挤压它并产生疼痛或不适以及可见的植入物变形。这些植入物也可能在植入后翻转，需要手术调整或移除。

在20世纪80年代末，一些公司开始制造表面粗糙的植入物，希望减少包膜挛缩率并使其更好地跟组织“粘”在一起并固定在原地。他们创造了一个表面，其峰值可以延伸到表面以上数百微米。

然而2019年，FDA要求一家乳房植入物制造商召回所有在美国销售的高纹理乳房植入物（约80微米），原因是存在跟乳房植入物相关的间变性大细胞淋巴瘤（一种免疫系统癌症）风险。

这是十年前的新一代乳房植入物，拥有独特的专利表面结构，它不仅包括轻微的表面粗糙度--平均约4微米，还包括其他特定的表面特征--偏度和数量、分布、接触点的尺寸优化到细胞尺寸，这些则是为了防止这些并发症。

2015年，Doloff、Veiseh和来自Establishment实验室的研究人员合作探索了这种独特的表面及其他常用的表面是如何跟周围组织和免疫系统相互作用的。他们首先测试了五种市面上出售的植入物，这些植入物具有不同的形貌，包括粗糙度，其中包括之前被召回的高纹理的。其中两个植入物具有上述的新型表面结构，一个是4微米的粗糙度，另一个是15微米的粗糙度，都由Establishment实验室制造。

在一项对兔子的研究中，研究人员发现暴露在最粗糙植入物表面的组织显示出巨噬细胞活性增加的迹象。巨噬细胞是一种通常用来清除外来细胞和碎片的免疫细胞。

所有的植入物都刺激了称为T细胞的免疫细胞，但方式不同。粗糙表面的植入物刺激了更多的促炎T细胞反应，而具有独特表面形貌（平均粗糙度为4微米）的植入物刺激了似乎会抑制组织炎症的T细胞。

研究人员的发现表明，粗糙的植入物会跟周围组织摩擦进而造成更大的刺激。这或许可以解释为什么粗糙的植入物会导致淋巴瘤：假设是一些质地脱落并困在附近的组织中，在那里引发慢性炎症，最终可能会导致癌症。

研究人员还在老鼠身上测试了这些植入物的微缩版。他们使用跟制造人体大小的植入物相同的技术制造了这些植入物，结果显示更具质感的植入物激发了更多的巨噬细胞活性、更多的疤痕组织形成以及更高水平的炎症T细胞。研究人员还对来自这些组织的免疫细胞进行了单细胞RNA测序，以此来确认这些细胞表达了促炎基因。

“虽然完全光滑的表面植入物也有更高水平的巨噬细胞反应和纤维化，但很明显，在小鼠中，单个细胞受到更大的压力并在对最高表面粗糙度的反应中表达更多的促炎表型，”Doloff说道。

另一方面，跟具有更高粗糙度或完全光滑表面的种植体相比，具有独特表面结构的植入物似乎可以显著减少疤痕和炎症的数量。

“我们相信，这是由于这种存在于身体单个细胞规模的表面结构使得细胞以不同的方式感知它们，”Doloff指出。

乔治华盛顿大学医学中心放射学教授Rachel Brem是乳房成像和介入的主任，她指出这项研究“调查了乳房重建中最及时和最复杂的问题之一--乳房重建。如何识别免疫反应最小的硅胶乳房植入物以最大限度地降低植入性淋巴瘤的风险。”

“发现复杂的炎症和抗炎反应至关重要，与光滑的植入物相比，4微米纹理植入物的胶囊更薄、更透明，是硅胶乳房植入物的最佳配方，其厚度最小，整体免疫反应最小。这是一个至关重要的发现，它将允许为患者开发最佳的种植体，”Brem说道。据悉，Brem并未参与这项研究。

研发更安全的植入物

在进行了动物实验之后，研究人员分析了来自MD Anderson的大量癌症组织样本，进而对人类患者对不同类型硅胶乳房植入物的反应展开研究。

在这些样本中，研究人员发现了跟他们在动物研究中看到的相同类型的免疫反应的证据。在他们的发现中，他们观察到，多年来被高度纹理植入物宿主的组织样本显示出慢性、长期免疫反应的迹象。他们还发现，植入高质地植入物的患者的疤痕组织更厚。

Veiseh说道：“在老鼠、兔子和人类（组织样本）中进行全面的比较确实提供了说明这些样本之间如何相互比较的更有力和实质性证据。”

研究人员们希望他们的数据集可以帮助其他研究人员优化硅胶乳房植入物和其他类型的医用硅胶植入物的设计以获得更好的安全性。