猪脱细胞角膜基质组织结构特点与生物相容性研究

背景构建组织工程化角膜时,载体的选择十分重要。目前有多种载体可供选用,但脱细胞角膜基质是公认的较好载体。目的观察猪脱细胞角膜基质的组织结构特点,评价其与异种角膜基质和上皮细胞的生物相容性。方法取猪角膜组织进行组织块培养,经胰蛋白酶-EDTA酶消化角膜上皮、基质、内皮细胞,支架组织于-20℃冷冻干燥后灭菌保存。猪脱细胞角膜基质石蜡切片行常规苏木精一伊红染色,光学显微镜下观察组织的形态学特征;扫描电镜下观察其组织结构特点;并对其物理特性,如抗拉性、膨胀性、含水量和透明度进行评价。将猪脱细胞角膜基质移植到兔角膜基质层内,同时与体外培养的兔角膜上皮细胞共培养4周,分析其组织和细胞生物相容性。结果经酶消化处理后猪角膜组织中未见上皮、基质和内皮细胞,其胶原纤维直径大小、排列与正常角膜组织相同,抗拉性、膨胀性、含水量和透明度等物理特性与正常猪角膜相似。猪脱细胞角膜基质行异种兔角膜基质层间移植1周时可见轻度水肿,2周后水肿基本消退,4周时透明度较好。猪脱细胞角膜基质与兔角膜基质之间贴附良好,未见炎症反应及新生血管。兔角膜上皮细胞接种于猪脱细胞角膜基质上共培养4周后CK3表达阳性。猪脱细胞角膜基质脱水前与脱水2h、4h后及正常猪角膜基质间的抗拉性、膨胀性、含水量的差异均无统计学意义（P〉0．05）,但脱水2h、4h后及正常猪角膜基质的透明度明显好于脱水前,差异均有统计学意义（P〈0．01）。结论猪脱细胞角膜基质组织结构与正常猪角膜相似,与兔角膜基质和上皮细胞具有良好的生物相容性。     

异种角膜基质材料的制备和体外细胞种植的实验研究

目的研究异种角膜基质生物支架材料的制备方法和体外种植兔角膜基质细胞后细胞在材料上的生长、增殖情况。方法将York猪全层角膜用去垢剂联合0．25％胰蛋白酶、DNA-RNA酶祛除猪角膜基质细胞并冻干制备成支架材料；将兔角膜组织块用胶原酶消化后，用含10％血清的DMEM培养液体外培养，并做波形丝蛋白，角蛋白免疫组织化学染色检测；将培养的兔角膜基质细胞的2～3代接种在材料上，培养5d后，做HE染色、扫描电镜观察。结果猪角膜基质片经脱细胞处理后，细胞成分祛除干净并保留了角膜组织的三维网格状结构，网状间隙明显增大，利于细胞生长；体外培养的兔角膜基质细胞波形丝蛋白染色为阳性、角蛋白染色为阴性；HE染色、扫描电镜结果显示兔角膜基质细胞在支架材料上生长、增殖良好。结论异源性角膜经祛脱细胞处理而获得的生物支架材料利于异种细胞的黏附和增殖，可进一步用于组织工程角膜的研究。     

脱细胞猪角膜基质体外支持皮肤细胞生长的实验研究

目的 探讨脱细胞猪角膜基质体外是否支持皮肤细胞的生长.方法 制备脱细胞猪角膜基质(前期实验已完成).体外培养人皮肤表皮细胞和成纤维细胞,取第3代人皮肤成纤维细胞接种在脱细胞猪角膜基质的中间基质面,培养3 d后,将材料翻转,取第3代人皮肤表皮细胞接种在材料的上皮面上,再培养10 d后,取细胞-支架复合体制作石蜡切片,HE染色后光镜下观察.结果 组织学观察显示皮肤的表皮细胞和成纤维细胞体外均可在脱细胞猪角膜基质上黏附生长.接种10 d后,皮肤表皮细胞在材料表面形成复层结构,可见角化的细胞.接种13 d可见成纤维细胞存活并在支架层间生长.结论 脱细胞猪角膜基质有良好的细胞相容性,在体外能支持皮肤细胞的生长和增生.     

复合自体脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质移植治疗兔角膜碱烧伤

目的:研究复合脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质对碱烧伤角膜的治疗效果。方法:制备晾干的脱细胞猪角膜基质,取第3代体外培养的兔自体脂肪干细胞,体外种植到脱细胞猪角膜基质上,培养3d后用于板层角膜移植。结果:板层角膜移植2mo后,术眼角膜基本恢复透明,未发生排斥反应,新生血管较少,3mo后新生血管基本消退。结论:复合自体脂肪干细胞的脱细胞猪角膜基质对兔碱烧伤角膜具有良好的修复能力。     

脱细胞角膜基质为支架构建组织工程角膜上皮组织的实验研究

目的 比较氯化钠(NaCl)-十二烷基硫酸钠(SDS)-胰蛋白酶与分散酶(Dispase)-聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-X-100)两种角膜组织脱细胞方法的效果,探讨以脱细胞角膜基质为支架构建组织工程化角膜上皮组织的可行性.方法 实验研究.采用完全随机化设计的方法,分别用NaCl-SDS-胰蛋白酶和Dispase-Triton-X-100处理兔角膜组织,使用裂隙灯显微镜、光学显微镜及透射电镜观察经两种方法处理后的角膜基质特性和脱细胞效果.以兔角膜缘上皮细胞为种子细胞,Dispase-Triton-X-100处理的猪角膜前弹力层与基质为支架,体外重建兔角膜上皮细胞层,并进行形态学、组织病理学及免疫组织化学检测.结果 两种方法处理过的兔角膜基质大体形态相似,灰白色不透明,水肿明显,质地柔软.组织病理学和超微形态学观察显示两种方法处理的兔角膜基质胶原排列规整,NaCl-SDS-胰蛋白酶处理的角膜组织残留了部分基质细胞碎片,而Dispase-Triton-X-100处理的角膜组织未见基质细胞碎片.兔角膜缘上皮组织块接种于脱细胞猪角膜前弹力层与基质上,24 h角膜上皮细胞开始游出,3～4 d融合呈片状,7～8 d形成单细胞层.组织工程化角膜上皮细胞表达CK3.结论 Dispase-Triton-X-100处理方法的角膜组织脱细胞效果良好.以脱细胞猪角膜前弹力层与基质为支架.可在体外构建组织工程化兔角膜上皮组织.     

体外构建含细胞组织工程角膜基质的方法

目的:研究体外构建组织工程角膜基质的方法.方法:用去垢剂联合酶的方法脱细胞处理猪角膜基质,在去细胞猪角膜基质材料上接种体外培养的兔角膜基质细胞,并将兔角膜基质细胞进行PKH26荧光标记,在体外构建组织工程角膜基质.用倒置荧光显微镜;HE染色光学显微镜;扫描电镜观察.结果:利用异种去细胞角膜基质组织为支架材料而构建的组织工程角膜基质具有近似正常角膜基质的三维立体结构.结论:以去细胞猪角膜基质材料为支架,利用组织工程技术可成功的在体外构建出含细胞的组织工程角膜基质组织.     

脱细胞猪角膜基质的生物相容性与组织工程化兔角膜上皮移植的研究

目的 探讨脱细胞猪角膜基质的生物相容性,评价组织工程化角膜上皮组织作供体的可行性,观察支架材料的细胞化情况和种子细胞的存活情况.方法 实验研究.采用完全随机化设计的方法,用Dispase-Triton-X-100处理猪角膜基质,脱去角膜细胞;以角膜基质囊袋内植入的方法,观察异种角膜基质植入后的生物相容性,A组:脱细胞猪角膜基质,B组:新鲜猪角膜基质,C组:空白对照组.以组织工程化雄性角膜上皮组织为供体,同种雌性为受体,作板层角膜移植,观察角膜的混浊、水肿、新生血管等情况;组织病理学和免疫组化方法检测支架材料的细胞化情况,Y染色体性别决定基因(SRY)-聚合酶链反应(PCR)方法追踪种子细胞的存活情况.结果 猪角膜基质植入兔角膜囊袋后,角膜逐渐恢复透明,排斥反应指数＜6,组织病理学观察角膜结构完整,胶原纤维平行排列,少许细胞长入脱细胞猪角膜基质边缘,各组免疫组化检测未见CIM+、CD8+T淋巴细胞浸润.组织工程化角膜上皮作异体板层角膜移植后,3～4 d上皮光滑,10～20 d变为透明;15 d时角膜上皮、基质、内皮完整,上皮细胞约4或5层结构,少许基质细胞长入支架,1个月时可见角膜上皮细胞约7或8层细胞,基质纤维排列规则,多量细胞长入脱细胞角膜基质.上皮细胞表达CK3,支架内新生细胞表达波形蛋白.SRY-PCR结果显示种子细胞可以在受体内长期存活.结论 脱细胞猪角膜基质生物相容性良好,组织工程化角膜上皮可作为板层角膜移植的供体,脱细胞猪角膜基质细胞化良好,种子细胞可以在受体内长期存活.     

兔角膜上皮和基质细胞共同培养模型中的相互作用

目的探讨利用细胞生物学和工程学原理在体外培养角膜上皮和基质细胞,模拟上皮和基质细胞相互作用的生存环境,了解角膜上皮细胞和基质细胞间的作用规律。方法分别进行体外兔角膜上皮细胞和基质细胞的原代培养及传代的二维平面培养,利用特殊培养装置制作上皮细胞和基质细胞共同培养的模型,达到两种细胞胞体不混合,而其分泌的成分可以相互渗透、相互作用的目的,从而更好地观察各自细胞的生长状态。描绘角膜上皮细胞和基质细胞的生长曲线及二者在相互作用模型中的生长曲线。利用激光共聚焦显微镜观察上皮细胞和基质细胞在单独培养和三维共同培养模型中上皮细胞胞间通讯的变化特点。结果角膜上皮细胞倍增时间为3．45d,共同培养的上皮细胞倍增时间为3．30d,角膜基质细胞倍增时间为2．11d,共同培养的基质细胞倍增时间为2．32d,共同培养的上皮细胞增长与单独培养的上皮细胞相比,差异有统计学意义（P〈0．01）,共同培养的基质细胞增长与单独培养的基质细胞相比,差异有统计学意义（P〈0．01）。与角膜基质细胞共同培养的角膜上皮细胞胞间通讯明显高于单独培养的基质细胞,差异有统计学意义（U=2．691,P〈0．05）。结论共同培养的细胞模型是理想的。角膜上皮细胞在与基质细胞共同存在的条件下比单独培养下的增殖能力增强,而角膜基质细胞在与上皮细胞共同存在的条件下比单独培养的增殖能力减弱;而上皮细胞在与基质细胞共同存在的条件下,细胞间通讯增强。     

猴,兔角膜细胞成分原代培养的研究

目的 建立从同一角膜上上分离培养角膜上皮,基质和内皮细胞的方法。方法 采用消化法培养猴角膜内皮细胞,上皮细胞和兔角膜上皮细胞,组织块培养法培养角膜基质细胞和兔角膜内皮细胞,结果 猴,兔角膜内皮细胞培养１周后,均能形成细胞单层,猴角膜上皮细胞培养３－４天生长旺盛,但难以形成细胞单层,兔上皮细胞生长旺盛,１周后已达融合状态,细胞呈膜状伸出板层伪足,猴,兔基质细胞易培养,１周后融合成单层细胞,结论 从同     

LV-EGFP标记兔角膜基质细胞体外基质层移植的实验观察

目的:探讨兔角膜基质细胞(CSCs)体外移植兔角膜后的存活时间。方法:体外培养原代兔CSCs,并行细胞免疫组化鉴定,利用慢病毒载体(LV)携带标记基因增强型绿色荧光蛋白(EGFP)转染兔CSCs,倒置荧光显微镜下观察转染后细胞生长状态及荧光强度,体外动物实验,随机分为2组,实验组行LV-EGFP标记的兔CSCs细胞悬液角膜基质注射,对照组等量生理盐水角膜基质注射,转染后1wk,1mo取材冰冻切片观察移植的CSCs荧光,石蜡切片行苏木素-伊红(HE)染色观察组织形态。结果:LV-EGFP转染兔CSCs在倒置荧光显微镜下24h后可见少量荧光,96h和110h荧光较强,转染后的CSCs与正常CSCs细胞形态无明显差异;转染后1wk,1mo实验组中角膜基质层中可见绿色荧光,对照组中无绿色荧光;石蜡切片1wk实验组见明显上皮细胞增生及角膜轻微水肿,少量炎症细胞浸润,转染后1mo实验组上皮细胞增生减弱,未见角膜层水肿;对照组1wk,1mo均未见明显异常。结论:LV-EGFP标记的兔CSCs行体外角膜基质移植,可在角膜中至少存活1mo,且与邻近组织相容性较好。     

Support of acellular porcine corneal stroma for growth of corneal epithelium and stromal cell in vitro

AIM: To determine whether acellular porcine cornea stroma (APCS) could support the growth of the rabbit corneal cells in vitro . METHODS: APCS was prepared. The rabbit's corneal epithelium and stromal cells were cultured and seeded on APCS in vitro . The observation of phase contrast photograph and histological examination were performed. RESULTS: Histological examination showed the epithelium grew on the scaffold of APCS in 2-3 layers at 10th day. The stromal cells adhered to the surface of the scaffold after 24 hours and invaded into the interlaminar of the material at 5th day. CONCLUSION: These results indicate that APCS can support the growth and proliferation of the corneal epithelium and stromal cells in vitro .     

角膜基质细胞—PGA生物支架复合体外培养研究

目的 研究角膜基质细胞与PGA亲和力,为组织工程技术建构角膜提供重要的理论依据和参数。方法 体外分离获得角膜基质细胞,经培养扩增后接种于PGA,并对细胞－生物材料复合物进行体外培养,观察细胞生长代谢。应用MTT技术测定角膜基质细胞与PGA的黏附率。结果 角膜基质细胞能够在PGA中黏附、伸展和分泌基质,MTT测得细胞黏附率为71．40％。结论 角膜基质细胞与PGA具有较好的亲和力,PGA可以作为构建角膜的生物材料。     

房水对培养的角膜基质细胞的影响

目的观察房水对角膜基质细胞生长的作用。方法将新西兰大白兔的角膜去除后弹力层、内皮层和上皮层后,得到基质层,用组织块培养法体外培养角膜基质细胞。在实验组的培养基中加入10％房水,对照组使用常规培养基培养。通过CCK8实验测得角膜基质细胞的吸光度（A）值以分析细胞增生的情况。分别在培养基中加入2．5％、5％、10％、15％、20％的房水,用明胶酶谱法检测基质金属蛋白酶（MMPs）的活性。结果倒置显微镜观察可见培养的角膜基质细胞呈多角形或树枝状,与对照组相比,实验组的细胞生长状态良好,培养的角膜基质细胞数量明显增加。明胶酶谱法显示实验组的条带比对照组清晰。实验第1～5天分别测角膜基质细胞的A值,实验组的检测条带明显强于对照组,〉10％的房水培养组检测的条带明显强于2．5％、5％房水培养组。CCK8检测表明,培养1～5d实验组的角膜基质细胞A值明显高于对照组,差异均有统计学意义（P〈0．05）。结论房水作用于角膜基质细胞后,可促进角膜基质细胞的生长,10％房水对体外培养角膜细胞有促细胞增生的作用。     

小鼠胚胎干细胞条件培养液培养的人角膜内皮细胞在脱细胞猪角膜基质上单层细胞片的构建

背景 目前角膜供体来源短缺,且体外培养的人角膜内皮细胞(HCECs)难以再生和扩增,为临床上角膜移植的开展带来了很大困难,组织工程角膜的构建仍是研究的主要课题.前期研究已证实,小鼠胚胎干细胞条件培养基(ESC-CM)能够促进体外HCECs的增生,脱细胞猪角膜基质(APCS)是较好的支架材料,但ESC-CM培养的HCECs是否能在APCS上融合成单层细胞鲜见研究. 目的 研究ESC-CM培养的HCECs在APCS上是否能够形成单层细胞. 方法 用小鼠ESC-CM培养液培养小鼠ES-E14细胞,收集培养上清液,离心后按体积比1∶3与人角膜内皮细胞培养液(CEM)混合,制备体积分数25％ ESC-CM液.取穿透角膜移植术后剩余的供体人角巩膜缘组织,采用组织块培养法用ESC-CM对HCECs进行培养和传代,采用逆转录PCR法检测HCECs中Ⅷ型胶原蛋白(ColⅧ)与神经元特异性烯醇化酶(NSE)的表达以鉴定细胞.取猪角膜,利用磷脂酶A2和碳酸氢盐溶液脱细胞法制备APCS,将第2代HCECs混合液按照800/mm2的密度种植于灭菌的APCS上进行培养,于倒置相差显微镜下观察细胞形态,采用苏木精-伊红染色法观察培养细胞的组织结构;采用免疫荧光法检测构建的HCECs单细胞片中闭锁小带蛋白-1(ZO-1)和Na+-K+-ATP酶的表达. 结果 体外培养的HCECs呈典型的六角形,内皮特异性标志物ColⅧ和NSE mRNA表达阳性.脱细胞APCS呈白色透明状,苏木精-伊红染色显示APCS中无角膜细胞,但角膜胶原纤维排列规则.第2代HCECs复水后可在APCS上生长并贴附,培养后7d融合成单层细胞片,细胞片上HCECs的细胞密度为(2 694-± 143)/mm2.构建的HCECs片中内皮细胞泵功能相关蛋白ZO-1和Na+-K+-ATP酶均呈阳性表达,呈红色荧光. 结论 25％ESC-CM可促进HCECs的生长并维持细胞的正常形态,APCS可为HCECs片的构建提供支架和较好的生存微环境.在APCS形成的HCECs单细胞片可表达HCECs泵功能,是角膜移植的良好供体.     

纤维蛋白粘合剂粘贴双层基质透镜行兔板层角膜移植术

目的：研究纤维蛋白粘合剂(FS)粘贴的双层角膜基质透镜体内生物相容性,探讨使用该种材料行角膜移植的可行性。

方法：选取健康清洁级新西兰白兔15只,采用自身对照,以兔右眼为实验眼,左眼为对照眼。实验眼使用FS粘贴的双层角膜基质透镜作为移植材料行板层角膜移植手术,对照眼不进行人工干预。分别于术后7、14、28d使用手持裂隙灯观察双眼角膜情况,并进行生物相容性评分,同时取双眼角膜行HE染色进行组织病理学检测,观察角膜恢复情况。

结果：裂隙灯观察结果显示,至角膜移植术后28d,实验眼角膜上皮生长情况良好,角膜透明度基本恢复,水肿程度减轻,新生血管生长至角膜缘后未加重,未见上皮、内皮排斥线等排斥反应; 对照眼角膜透明,角膜上皮光滑。生物相容性评分结果显示,角膜移植术后实验眼角膜植片水肿程度逐渐减轻,透明度逐渐恢复,排斥反应较小,角膜植片的生物相容性较好; 至术后28d,实验眼和对照眼角膜透明度、水肿程度及新生血管生长程度均无差异(P>0.01)。组织病理学检测结果显示,至角膜移植术后28d,实验眼植片表面有4～5层角膜上皮细胞覆盖,角膜胶原排列整齐、规则,植片内未见明显炎性细胞浸润,双片透镜间分界消失,层间FS被机体完全吸收,植片与植床融合,未见明显分界。

结论：使用FS粘贴的双层角膜基质透镜作为植片行板层角膜移植术后恢复较好,排斥反应较小,生物相容性较好,可用于板层角膜移植。     

组织工程角膜上皮支架材料研究进展

体外培养角膜缘干细胞构建组织工程角膜上皮后再行角膜移植是治疗角膜缘干细胞缺乏导致眼表疾病的重要方法,选择理想的支架材料是构建组织工程角膜上皮过程中的一个关键环节。但支架材料的组织相容性、透光度,支架材料的降解与角膜修复的同步化,手术的长期有效性等问题仍有待进一步研究。细胞生物学、分子生物学、组织工程学和材料学的发展为构建组织工程角膜上皮的研究开辟了更广阔的前景。从近年来新发现或研制的支架材料的来源、优缺点及应用等方面,就构建组织工程角膜上皮支架材料的研究进展进行综述。     

应用GFP基因转染技术示踪组织工程技术构建角膜基质

目的 应用基因转染技术将绿色荧光蛋白(GFP)标记角膜基质绌胞，以此为种子细胞构建角膜基质并对构建过程进行示踪。方法 构建携带EGFP基因的重组逆转录病毒载体PLNCX2-EGFP，转染兔角膜基质细胞，然后将该细胞接种于PGA，形成细胞-生物材料复合物，移植于母兔角膜基质板层内。术后8周，组织学切片，HE染色，荧光显微镜下对绿色荧光蛋白(GFP)进行示踪观察。结果 8周后，组织工程化角膜组织形成，组织学切片显示PGA完全降解，新生组织形成，组织排列规整，荧光显微镜下见新生组织呈绿色，提示EGFP表达。结论 组织工程角膜基质的组织学结构与角膜基质相类似。新生组织表达GFP，证实组织工程角膜基质组织的构成源于供体细胞。     

20%乙醇处理兔角膜后上皮增生和细胞凋亡的研究

目的探讨准分子激光角膜上皮瓣下磨镶术(LASEK)中采用20%乙醇浸润兔角膜40s后角膜上皮增生和角膜细胞凋亡情况与机械刮除角膜上皮后的异同。方法实验组42只新西兰大白兔,用直径为8mm的LASEK专用角膜上皮刀切割角膜上皮,20%的乙醇浸润单眼40s,机械刮除对侧眼中央8mm直径的角膜上皮,随机分7组,于术后0、4h,1、3、5、8、30d取材;6只兔眼为空白对照。角膜冰冻切片,行Ki67免疫组化检查和TUNEL检测,计数角膜中央前基质细胞。结果乙醇浸润后5d中央角膜上皮增生达峰值,术后1d周边角膜上皮增生达峰值;术后4h上皮刀口下方局限的角膜基质细胞TUNEL染色阳性,数量最多;各组角膜中央前基质细胞计数和空白对照比差异无统计学意义(P=0.68)。机械刮除角膜上皮后3d周边角膜上皮增生达峰值,其高于乙醇浸润后角膜上皮的增生峰值;术后4h可见大量中央前基质细胞TUNEL阳性;术后1d中央前基质细胞数量最少(P<0.05)。结论与机械刮除角膜上皮相比,20%乙醇浸润40s对角膜损伤轻,恢复快,乙醇浸润后的角膜上皮对基质细胞有保护作用。     

大鼠骨髓间充质干细胞体外可诱导分化为角膜上皮细胞

目的:探讨骨髓间充质干细胞 (mesenchymal stem cell,MSC) 分化为角膜上皮细胞的可塑性及其重建角膜上皮的可能性.方法:用密度梯度离心法结合贴壁培养法分离纯化大鼠骨髓MSC,经体外与角膜基质细胞共培养诱导分化,免疫荧光法检测角膜上皮细胞特异标志物K12的表达.结果:体外培养的大鼠骨髓MSC表现出很强的增殖潜能,原代培养的骨髓MSC CD29免疫荧光染色阳性,CD34和CD45为阴性,符合骨髓MSC的特征.MSC与角膜基质细胞共培养1wk后大部分细胞分化为间质细胞,少部分细胞形态上相对偏小,免疫荧光检测这部分细胞表达角膜上皮细胞特异性标志角蛋白K12.结论:体外培养的MSC在角膜基质细胞的诱导下可横向分化为角膜上皮细胞.