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聚丙烯网片变形通过促进Th1细胞浸润和抑制调节性T细胞，引发慢性炎症和异常纤维化重塑，增加疼痛和网片侵蚀风险。
Srividya Kottapalli | Marrisa Theriault | Rui Liang | Malini Harinath | Gabby King | Pamela A. Moalli | Amanda Artsen
美国宾夕法尼亚州匹兹堡市匹兹堡大学医学院
摘要
聚丙烯网（PPM）在盆底器官脱垂（POP）修复中能够改善解剖学结果，但大约10%的病例仍会出现并发症，最常见的包括疼痛和网片暴露。临床观察发现，平铺植入的网片在受力后常常会发生明显的变形，如孔隙塌陷和起皱。计算模型和体内研究均证实，在脱垂修复过程中网片几何结构会发生显著变化。尽管T细胞已被认为与网片相关并发症有关，但网片变形对适应性免疫的具体影响尚未完全明了。
- 为填补这一知识空白，研究人员将一种轻质PPM网片（Restorelle）植入非人灵长类动物体内，实验中该网片分别以平铺状态（R0）和两种逐渐变形的状态（R45：孔隙塌陷；RD：孔隙塌陷且起皱）进行测试。对照组为接受假手术的动物。植入12周后，研究人员分析了网片-组织复合体，以量化T细胞表型、组织重塑及后续愈合情况，并结合人类平铺与变形网片的比较蛋白质组学研究结果进行综合分析。
- 随着网片变形程度的增加（R0 < R45 < RD），网片对组织的负担也随之增加。变形导致阴道外膜中的T细胞浸润增加，其中辅助T细胞占主导地位，而细胞毒性T细胞的贡献较小。在适度变形的R45组中，Treg细胞数量增加，这与损伤修复过程一致；但在RD组中Treg细胞显著减少，表明炎症呈慢性化、无法自行缓解的趋势。平铺网片保持了有序的胶原结构和生理性的纤维包裹机制，而变形网片（尤其是RD组）则表现出细胞外基质（ECM）结构紊乱、成纤维细胞活性增强以及纤维生长因子-2（FGF-2）水平升高。细胞因子分析显示所有网片组中IL-1β和CXCL12水平均升高，但RD组中Th2型细胞因子（IL-4、IL-5）水平降低，这是免疫修复受阻的典型特征。
- 人类样本的研究结果与灵长类动物结果一致：在出现并发症的患者样本中，T细胞迁移和持续激活的标志物CD99水平升高，而调节T细胞与B细胞相互作用及记忆形成的标志物CD84水平降低，这表明T细胞处于持续激活状态但缺乏有效的免疫调节。
- 综上所述，网片变形程度增加会促使免疫反应从以Th2细胞和Treg细胞为主的修复模式转向慢性炎症状态，其特征是T细胞持续激活和成纤维细胞介导的ECM破坏。本研究直接将网片几何结构引起的机械应力与适应性免疫失调及胶原重塑紊乱联系起来，并在人类样本中验证了这些现象。这些发现为开发能够保持网片几何结构的新型材料以及针对T细胞的免疫调节策略提供了实际应用方向。
引言
盆底器官脱垂（POP）是指盆腔器官（如膀胱、直肠、子宫）异常下降至阴道内，甚至穿透阴道口。该病严重影响患者的日常生活质量，症状包括日常不适、失禁、自我形象受损以及性功能障碍和运动能力受限。POP与年龄增长密切相关，主要影响绝经后的女性，50岁以上的女性中有50%会出现POP症状。随着美国人口老龄化，POP成为亟待关注的疾病。美国女性在80岁前接受POP修复手术的风险为13%，其中约三分之一需要多次手术。手术中常使用网片来降低复发风险，最常见的方法是骶骨直肠固定术。然而，网片使用带来的并发症（如网片穿透阴道上皮和疼痛）影响了约10%的病例，且这一比例随时间推移而上升。
- 最新研究表明，T细胞在异物反应中起着关键作用，它们不仅作为旁观者，还通过细胞因子和趋化因子与成纤维细胞相互作用，促进纤维化和组织包裹过程。在网片与伤口愈合的背景下，CD4+辅助T细胞可促进促炎（Th1、Th17）或促修复（Th2、Treg）反应，而CD8+细胞毒性T细胞在某些情况下会导致组织损伤。一项针对女性脱垂网片的研究发现，Treg细胞数量与聚丙烯网片引起的纤维化和患者疼痛呈负相关，而CD8+ T细胞则与网片暴露有关。
- 网片的物理特性（如重量、硬度、孔径和材质）以及手术植入技术都会增加并发症风险。较重、硬度较高的聚丙烯网片会导致阴道壁损伤，包括平滑肌变薄、胶原和弹性蛋白结构破坏以及生物力学功能下降，这是因为硬质网片纤维承受了大部分负荷，从而牺牲了原有组织的功能。这些结构变化伴随强烈的促炎反应，因为较重的网片更易诱导M1型巨噬细胞主导的炎症反应，而较轻、更具柔性的网片则有利于M2型巨噬细胞主导的修复过程。临床观察发现，因并发症被移除的网片常出现变形，如孔隙塌陷和起皱，这些变形通常发生在植入过程中的受力过程中。我们的研究证实，这种变形会引发两种不同的病理反应：1）由于应力屏蔽效应导致阴道壁变薄和网片暴露；2）肌成纤维细胞增殖及细胞外基质沉积，后者是疼痛的根源。
- 为从机制层面探讨这一现象，我们建立了非人灵长类动物模型，通过人为改变网片形状来模拟临床观察到的并发症。该模型为评估网片结构、受力情况和手术技术对并发症的影响提供了实用的实验平台，有助于预测和预防相关疾病。虽然网片变形与并发症之间的精确细胞机制尚不明确，但机械因素和炎症反应（包括T细胞的参与）以及宿主的长期反应均起着重要作用。本研究通过免疫标记、T细胞表型分析、纤维化程度测定及与人类并发症结果的对比，验证了这些机制。
动物实验
共有38只非人灵长类动物（恒河猴，Macaca mulatta）接受了由匹兹堡大学动物护理和使用委员会批准（IACUC编号19085471）的腹部骶骨直肠固定术。
29只中年已生育的恒河猴在切断I和II层组织后，接受了Restorelle（Coloplast）网片的骶骨直肠固定术。
动物与手术技术
动物基本信息、手术结果及网片并发症情况如Knight等人（2022年）的研究所述。实验所用恒河猴为经过筛选的繁殖个体，具有相似的体重、妊娠次数和产次，代表了临床常见的POP患者群体。所有网片植入组均出现阴道壁变薄和皱褶消失现象，尤其是在R45和RD组（变形状态）中更为明显。
讨论
在我们的非人灵长类动物模型中，我们观察到随着网片变形程度的增加，T细胞浸润显著增加；辅助T细胞占主导地位，细胞毒性T细胞贡献较小；在中等程度的网片变形（仅孔隙塌陷）时Treg细胞数量最多，表明免疫系统仍在积极尝试修复损伤。然而，随着变形程度加剧，网片纤维的有序纤维包裹结构逐渐破坏。
研究优势
本研究采用了经过充分验证的临床相关非人灵长类动物模型，能够准确模拟女性患者的网片并发症，从而在生理负荷条件下系统评估网片几何结构和变形对免疫系统的影响。通过结合组织学、免疫表型分析、细胞因子检测等多种方法，我们深入探讨了机械变形与免疫重塑之间的关系。
作者贡献声明
Amanda Artsen：负责论文撰写、审稿与编辑、实验设计、资源协调、资金申请及概念构思。
Gabrielle King：项目管理及方法学设计。
Pamela A. Moalli：论文撰写、审稿与编辑、结果验证、资源协调及资金申请。
Rui Liang：方法学设计、数据分析与整理。
Malini Harinath：方法学设计、数据整理。
Srividya Kottapalli：论文撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、结果验证及方法学研究。
数据获取
数据可应要求提供。
资金来源
本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）下属机构ORWH的支持，项目编号为K12AR08421（资助Amanda Artsen）和HD083383（资助Pamela A. Moalli）。
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突：Amanda M. Artsen和Pamela A. Moalli均获得了美国国立卫生研究院的资助。若存在其他作者，他们声明自己没有可能影响研究结果的财务利益或个人关系。
