聚乙二醇交联去细胞瓣构建组织工程瓣膜复合支架

目的 采用分子量20 kDa 的枝化状丙烯酰化聚乙二醇(PEG)交联巯基化去细胞瓣,构建组织工程瓣膜复合支架,并对支架的结构稳定性、力学性能和细胞相容性进行初步检测.方法 取猪新鲜主动脉瓣叶,进行脱细胞瓣处理,制备去细胞瓣并巯基化.戊二醛固定去细胞瓣,PEG 交联巯基化去细胞瓣.形态学观察去细胞及交联效果,差示扫描量热法(DSC)测定热收缩温度,Ⅰ型胶原酶溶液测定其抗酶性分解能力,拉伸实验测定其抗拉强度和弹性模量,并采用AlamarBlue 法测定支架对MRC-5 人胚肺细胞的细胞毒性.结果 HE 染色和扫描电镜(SEM)显示去细胞完全,细胞外基质保存完整;PEG 交联后瓣叶变薄,纤维增粗呈束.PEG 交联瓣的热收缩温度为(75.16 ±0.69)℃,与去细胞瓣[(67.63 ±1.09)℃]相比有显著提高,其差异有统计学意义(P ＜0.05).PEG 交联瓣6 h 及12 h酶性分解率分别为(17.52 ±1.69)%和(48.83 ±2.67)%,与去细胞瓣[(64.91 ±2.05)%和(98.23 ±1.20)%]相比,分解率显著下降.PEG 交联瓣抗拉强度较去细胞瓣显著为高,并达到天然瓣水平,弹性模量则远高于其他各组.细胞毒性试验显示PEG 组和对照组活力细胞差别为(1.82 ±0.03)%,无统计学意义(P ＞0.05).结论 PEG 交联可显著改善去细胞瓣结构稳定性和力学性能,而无明显细胞毒性,有望用于组织工程瓣膜复合支架的构建.     

光氧化反应增加去细胞牛颈静脉的组织稳定性

目的:观察去细胞及去细胞后光氧化反应对牛颈静脉的组织稳定性的影响。方法:实验于2005-06/09在中南大学湘雅二医院胸心外科实验室完成。①将新鲜牛颈静脉纵形剪开成血管片,横行切取牛颈静脉血管片成6根血管条,随机分为6组,新鲜组,去细胞组,及根据不同的光氧化处理时间将去细胞结合光氧化处理组分为去细胞后光氧化反应12,24,36和48h组。②通过测定处理前后的组织厚度、热皱缩温度、抗张强度及组织蛋白提取分析来比较组织稳定性。结果:①各组在处理前后的厚度:去细胞处理后血管片比处理前变薄[(0.36±0.85),(0.43±0.94)mm,P<0.05],而去细胞再光氧化处理后的血管片厚度无明显改变(P>0.05)。②各组血管片组织稳定性评价:去细胞组热皱缩温度及抗张强度比新鲜组、去细胞后光氧化反应12h组、24h组、36h组、48h组明显降低[热皱缩温度:(69.75±0.54),(72.50±0.53),(73.80±0.59),(74.40±0.46),(75.10±0.21),(75.20±0.26)℃,P<0.05;抗张强度:(3.13±0.94),(5.19±0.65),(4.54±0.88),(4.67±0.60),(5.55±0.43),(5.80±0.82)MPa,P<0.05];经光氧化处理后热皱缩温度上升且高于新鲜组(P<0.05);而最大应力与新鲜组比较无明显变化(P>0.05);去细胞后光氧化反应组的组织蛋白提取量明显少于新鲜组及去细胞组,且随光氧化反应时间延长,组织蛋白提取量逐步减少。结论:去细胞处理降低了牛颈静脉的组织稳定性,而经光氧化进一步处理后组织稳定性增强,且随光氧化时间延长组织稳定性增强。     

诱导分化羊骨髓间充质干细胞作为组织工程瓣膜间质种子细胞的可行性

目的:对羊骨髓间充质干细胞加以诱导分化,并与大隐静脉来源的血管间质细胞进行比较,探讨其作为组织工程瓣膜种子细胞的可行性。方法:实验于2006-02/08在西京医院心血管病研究所完成。①家猪10只,屠宰后取主动脉瓣膜,尽量剔去血管外膜,浸入Hank’s液中洗涤,制备去细胞主动脉瓣,苏木精-伊红染色比较脱细胞前后的组织特点。②成年杂种绵羊10只,麻醉后分别于股骨大转子穿刺抽取肝素化骨髓10mL,稀释,离心,弃上清及脂肪层,余细胞用LG-DMEM无血清培养基重悬,铺于等体积的Percoll淋巴细胞分离液上,离心收集单个核细胞,消化传代培养。取第二、三代骨髓间充质干细胞,加入LG-DMEM条件培养基进行体外定向诱导分化。对诱导后细胞进行形态观察、免疫组化鉴定并绘制生长曲线。③上述10只绵羊抽取骨髓后,无菌条件下取大隐静脉,剥去静脉外膜,剪成1mm3,贴壁法培养,消化传代。④取第3代骨髓间充质干细胞与血管间质细胞,分别以5×104L-1密度接种于24孔培养板,常规孵育96h。每孔各吸取培养基0.5mL,测定两种细胞上清液中的羟脯氨酸含量。完毕后用胰蛋白酶消化处于对数生长期的细胞,加入冻存液,调整细胞密度为7×109L-1,置于液氮中,1周后复苏,计算两种细胞的存活率。⑤将去细胞猪主动脉瓣修剪成0.5cm×0.5cm×0.1cm大小,骨髓间充质干细胞、血管间质细胞均按105/cm2密度接种,置入37℃、体积分数为0.05的CO2孵箱中。反复种植3次,每次间隔24h,第4天各组均取出2份样本,扫描电镜观察。第7天向其余标本中加入四唑盐,采用酶联免疫检测仪490nm处骨髓间充质干细胞组、血管间质细胞组的吸光度值,比较两种细胞在去细胞主动脉瓣上的生长能力。结果:①新鲜的猪瓣叶中含有大量的成纤维细胞及内皮细胞。去细胞后,主动脉瓣中未见任何细胞及其碎片成分,纤维网架结构保持完整。②传代培养后的骨髓间充质干细胞和血管间质细胞形态相似,呈梭形或多角型,均于24h内贴壁,3～4d铺满瓶底;两种细胞对平滑肌肌动蛋白α、波形蛋白均呈部分阳性表达;且生长曲线相似,倍增时间分别为38h和36h(P>0.05)。③诱导分化后的骨髓间充质干细胞与血管间质细胞上清液羟脯氨酸含量基本相似[(1.52±0.21),(1.43±0.20)mg/L,P>0.05]。冻存复苏后,两种细胞的存活率亦基本相似[(85±3)%,(87±4)%,P>0.05]。④诱导分化后的骨髓间充质干细胞与血管间质细胞均能够种植在去细胞猪主动脉瓣上,两种细胞的吸光度值基本相似(0.50±0.04,0.48±0.03,P>0.05)。结论:诱导分化的骨髓间充质干细胞能够黏附在去细胞猪主动脉瓣膜支架上贴壁生长,与静脉来源的血管间质细胞在存活率、复苏后生长增殖情况、合成胶原功能等方面无明显差别,是合适的组织工程瓣膜间质种子细胞。     

人细胞外基质包被猪去细胞瓣膜支架构建的组织工程心脏瓣膜

背景:去细胞处理的猪主动脉瓣膜植入人体后发生了免疫排斥反应,分析引起免疫排斥反应的原因是由于猪瓣膜的细胞外基质与宿主发生接触引起了免疫激活.目的:试图将人自身的细胞外基质履盖去细胞猪瓣膜表面起到隔离猪瓣膜与宿主血液成分接触的作用.同时应用免疫组化的方法验证人细胞外基质覆盖瓣膜的效果.设计、时间及地点:观察性实验,于2008-08/2009-04在解放军第二军医大学长海医院胸心外科实验室完成.材料:新鲜猪心脏瓣膜取白上海五丰上食肉联厂,采用酶消化法将猪主动脉瓣叶行脱细胞处理.密度梯度离心法从健康志愿者骨髓中获取骨髓基质干细胞.方法:用人细胞外基质包被猪去细胞瓣膜支架来构建组织工程瓣膜,再应用前期制备的抗人细胞外基质单克隆抗体,采用免疫组织化学染色鉴定人细胞外基质在体外构建的组织工程瓣膜上的黏附情况.以未构建的去细胞猪瓣叶为对照组.主要观察指标:①组织工程瓣膜上种子细胞的黏附和生长情况.②免疫组织化学法检测人细胞外基质在瓣膜上覆盖的效果.结果:光镜下观察瓣膜表面均形成了细胞层.扫描电镜所见细胞排列欠规则,未完全覆盖去细胞瓣叶表面,可见裸露的瓣膜支架.免疫组织化学方法检测构建的瓣膜表面呈阳性反应证明有人的细胞外基质黏附,而对照组呈阴性证明了检测方法具有特异性.结论:体外构建的组织工程瓣膜上检测到有人的细胞外基质黏附.     

神经型一氧化氮合酶在早期糖尿病大鼠肾组织中的表达

目的:观察早期糖尿病大鼠肾组织内神经型一氧化氮合酶的表达变化。方法:实验于2005-03/10在锦州医学院科学实验中心与组织胚胎学实验室完成。60只两三月龄大鼠随机数字表法分成糖尿病模型组和正常对照组,每组30只。禁食12h后糖尿病组一次性腹腔注射链脲佐菌素50mg/kg,建立链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型,对照组注射相同体积的柠檬酸缓冲液。分别在第1,2,4周3个时间点处死动物,取肾组织,采用亚硝酸还原酶法检测一氧化氮的含量;采用免组织化学染色法检查致密斑处神经型一氧化氮合酶的表达,采用Mivnt细胞图像分析系统测定一氧化氮合成酶在致密斑处阳性细胞的灰度值。结果:在实验过程中,无动物死亡,全部进入结果分析。①1周时糖尿病模型组大鼠肾组织神经型一氧化氮合成酶含量明显低于正常对照组,差异有显著性意义[(1068.01±61.61),(2329.99±200.62)mmol/L,P<0.05];2,4周时糖尿模型病组大鼠肾组织神经型一氧化氮合成酶含量逐渐升高,2周时与对照组差异无显著性意义[(2334.59±192.40),(2372.11±193.34)mmol/L,P>0.05];4周时差异有显著性意义[(4939.51±133.44),(2407.30±174.94)mmol/L,P<0.05]。②1周病程时糖尿病模型组大鼠肾皮质一氧化氮水平低于正常对照组,差异有显著性意义[(8.56±1.25),(11.23±2.08)μmol/L,P<0.05],2周病程时高于同期正常对照组,差异有显著性意义[(13.71±1.86),(9.93±2.01)μmol/L,P<0.05],4周病程时显著高于同期正常对照组,差异有极显著性意义[(16.29±2.46),(10.99±1.64)μmol/L,P<0.01]。③各病程糖尿病模型组大鼠血糖均高于正常对照组大鼠,差异有显著性意义(P<0.01)。结论:在糖尿病大鼠肾脏病变的早期,肾组织内一氧化氮合成减少,可能主要是由于神经型一氧化氮合酶合成减少造成的。     

自体骨髓单个核细胞移植治疗下肢缺血性疾病中细胞因子的作用

目的:评估自体骨髓单个核细胞移植治疗下肢动脉缺血性疾病中几种细胞因子的作用。方法:实验于2006-09/12在河北医科大学唐山临床学院中心实验室完成。实验材料:日本大耳白兔40只,清洁级,5月龄,体质量2.5～3.0kg,由华北煤炭医学院动物中心提供(合格证为SCXK-2005-0002),采用完全随机设计方法将日本大耳白兔分为4组:对照组、缺血组、磷酸盐缓冲液组、骨髓单个核细胞治疗组,10只/组。实验方法:对照组不作任何干预措施,其他3组建立日本大耳白兔右下肢缺血模型。取右下肢缺血模型制备2周后的兔,分离获取骨髓单个核细胞。缺血组制备右下肢缺血模型后不作其他干预措施。磷酸盐缓冲液组模型制备2周后,用1mL注射器将0.01mol/L磷酸盐缓冲液分15点注射于右下肢股骨中点股内收肌群内。骨髓单个核细胞治疗组模型制备2周后,用1mL注射器将1×109L-1骨髓单个核细胞悬液分15点注射于右下肢股内收肌群内。实验评估:造模后3d切取内收肌组织标本,测量其组织匀浆中血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、白细胞介素1β的含量;4周后行数字减影血管造影术,术后取右下肢内收肌标本,采用CD34免疫组织化学法检测毛细血管密度,观察下肢血管再生情况。结果:40只日本大耳白兔均进入结果分析。①移植后4周腹主动脉造影检测:骨髓单个核细胞治疗组结扎股动脉处的远端毛细血管生成较明显,血管成网状。缺血组及磷酸盐缓冲液组结扎处远端毛细血管生成不明显。②CD34免疫组织化学方法检测毛细血管密度:对照组平均为16个/×400高倍镜,缺血组和磷酸盐缓冲液组平均为5个/×400高倍镜,治疗组毛平均为20.5个/×400高倍镜。骨髓单个核细胞治疗组肌肉标本毛细血管密度明显高于缺血组和磷酸盐缓冲液组(P<0.05)。③造模后3d检测细胞因子含量:缺血组、磷酸盐缓冲液组、骨髓单个核细胞治疗组的碱性成纤维细胞生长因子含量明显高于对照组[(1.83±0.90),(3.22±2.10),(3.20±1.56),(3.75±1.07)ng/g,P<0.05]。骨髓单个核细胞治疗组白细胞介素1β含量明显高于对照组、缺血组、磷酸盐缓冲液组[(10.87±6.42),(10.74±6.32),(11.80±4.50),(16.73±4.21)ng/g,P<0.05],各组血管内皮生长因子水平差异不明显(P>0.05)。结论:自体骨髓单个核细胞移植治疗缺血性疾病过程中,白细胞介素1β对毛细血管的生成起主要作用。     

去细胞组织工程猪肺动脉带瓣管道的实验研究

目的探讨去细胞组织工程猪肺动脉带瓣管道的生物特性。方法新鲜猪肺动脉带瓣管道组织3份,A组为对照组,不再进行进一步处理,B组采用胰蛋白酶+Triton X-100去细胞方法对新鲜猪肺动脉带瓣管道进行去细胞处理,C组去细胞处理方法同B组,后行明胶嵌合再处理;3组均采用组织病理HE染色、ETVG染色、免疫组织化学染色及扫描电镜检查,观察去细胞效果和胶原纤维、弹力纤维改变;采用抗胶原纤维抗体间接免疫荧光染色法及扫描电镜、透射电镜检测明胶分子的填充和包裹效果。结果采用去细胞方法可完整去除瓣膜、管壁组织中所有细胞及细胞外基质成分(蛋白多糖、糖蛋白),无细胞核碎片,B组瓣膜及血管壁胶原纤维和弹力纤维呈波浪状整齐排列、结构完整,得到"纯净"猪肺动脉纤维支架;C组可见明胶分子均匀填充在纤维间隙并包裹在纤维支架表面,通过透射电镜初步观察到填充的明胶成分有较好的包裹纤维的作用。结论采用新型方法构建的组织工程猪肺动脉带瓣管道是切实可行的。     

应用人骨髓间质干细胞与脱细胞猪主动脉瓣膜支架体外构建组织工程心脏瓣膜

目的:应用动物来源的细胞构建组织工程化心脏瓣膜的研究较多,本实验特征在于观察人骨髓间质干细胞与脱细胞猪主动脉瓣膜支架体外构建组织工程心脏瓣膜,并探讨其作为种子细胞的可行性。方法:实验于2005-12/2006-10在解放军第二军医大学长海医院全军胸心外科研究所完成,研究方案获伦理委员会批准。①实验材料:取开胸术中切除的肋骨骨髓,术前已经患者知情同意。新鲜猪心脏瓣膜取自上海复新屠宰场。②实验方法:Ficoll密度梯度离心从肋骨骨髓中获取骨髓单个核细胞,体外扩增培养后鉴定。采用去污剂和酶消化法将猪主动脉瓣叶行脱细胞处理,种植人骨髓间质干细胞。③实验评估:采用EnVision二步法染色鉴定人骨髓间质干细胞形态及细胞表型;采用苏木精-伊红染色、维多利亚蓝染色和VanGieson氏染色法观察细胞在脱细胞猪主动脉瓣叶支架上的生长特点;扫描电镜观察静态构建组织工程心脏瓣膜的形态。结果:①人骨髓间质干细胞形态及细胞表型鉴定:人骨髓间质干细胞为梭形,抗平滑肌抗体和波形蛋白染色阳性,CD31及Ⅷ因子染色阴性。②脱细胞猪主动脉瓣膜支架的组织学观察:猪去细胞瓣膜支架去细胞完全,弹力纤维及胶原纤维保持完整,种植的人骨髓间质干细胞在脱细胞瓣叶表面形成完整的细胞层。③构建组织工程心脏瓣膜的形态学观察:扫描电镜示瓣膜表面细胞层完整,细胞呈梭形复层生长。结论:人骨髓间质干细胞体外具有自然分化为肌成纤维细胞的特性,在去细胞猪主动脉瓣膜上生长良好,可作为一种有前途的种子细胞构建组织工程心脏瓣膜。     

超高压脱细胞技术制备组织工程带瓣血管支架

背景:研究表明同种瓣膜移植术后发生的退行性变性与其留存的细胞成分激发宿主免疫反应有显著的相关性.目的:采用超高压结合核酸酶洗涤方法处理猪带瓣膜血管,观察瓣膜脱细胞的效果及猪内源性反转录病毒的去除情况.设计,时间及地点:对比观察实验,于2004-04/2005-04在日本国立心血管病中心研究所完成.材料:实验选用月龄1～3个月的健康雄性迷你猪幼猪,体质量3～5kg.方法:无菌条件下取出猪带瓣肺动脉血管,分为3组:对照组:无任何处理.表面活性剂组:将带瓣管道用Triton X-100溶液浸渍、搅拌24h后洗净.超高压处理组:用超高压设备以981MPa超高静水压(4℃)将供体来源细胞压碎,结合核酸酶的消化作用,磷酸盐缓冲液的搅拌洗涤,脱去细胞残片形成带瓣膜血管支架.主要观察指标:光镜下观察支架形态结构,透射电镜下观察支架细胞成分去除和支架纤维保留情况,扫描电镜观察支架表面的超微结构.观察两种方法处理瓣膜的弹性率差异.检测猪内源性反转录病毒前病毒DNA.定量检测超高压脱细胞前后带瓣管道中DNA含量的变化.结果:①超高压处理组瓣叶及瓣根组织表面及内部细胞完全消失,保留了细胞外基质,DNA含量显著降低.表面活性剂组瓣根组织深部的细胞无法渗透、除去.②超高压处理组瓣膜弹性率几乎不变,瓣膜功能保持较好.表面活性剂组瓣膜弹性率增加.③超高压处理组猪内源性反转录病毒被成功灭活,无法测出.表面活性热组无法将猪内源性反转录病毒灭活.结论:采用超高压脱细胞方法可基本除去支架内细胞成分,可将P,1源性反转录病毒成功灭活,保持了细胞外基质结构和功能的完整性,脱细胞效果优于表面活性剂方法.     

层层静电自组装多聚电解质共混膜与组织工程心脏瓣膜细胞的黏附

背景:组织工程心脏瓣膜研究中的核心和难点是种子细胞在支架材料上的黏附.层层静电自组装技术能够将多聚阴阳离子组装成多层膜状结构增加材料表面的生物相容性.目的:拟对猪去细胞瓣膜在体外进行层层静电自组装成多聚电解质共混膜,并且检测共混膜列种子细胞黏附的效果.设计时间及地点:细胞学体外观察性实验,于2008-09/2009 02在解放军第二军医大学长海医院胸心外科实验室和复旦大学高分子科学系实验室完成.材料:新鲜猪心脏瓣膜取自上海五丰上食肉联厂,采用酶消化法将猪主动脉瓣叶行脱细胞处理.密度梯度离心法从骨髓中获取骨髓单个核细胞,体外扩增培养后鉴定.方法:通过层层静电自组装技术构建20,10,5,0层的壳聚糖,透明质酸共混膜履盖在猪去细胞瓣膜支架上.将骨髓基质干细胞在涂膜支架上种植培养并检测支架对种子细胞的黏附效果.主要观察指标:扫描电镜观察、细胞计数、MTT检测组织工程心脏瓣膜上种子细胞的形态和细胞黏附效果.结果:扫描电镜观察20层壳聚糖,透明质酸多层膜样品上细胞生长情况比较好,样品上可以铺满细胞.而在组装层数为5层和10层的样品上,细胞生长的比较少.构建层数为20层的瓣叶,其细胞计数及吸光值高于10层和5层构建的瓣叶(P<0.01).构建层数为10层和5层的瓣叶与0层比较差异无显著性意义(P>0.05).结论:通过层层静电自组装技术构建的共混膜能够促进种子细胞的黏附,而且有一定的量效关系.