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肝脏是人体最重要的脏器之一,负责多种生化功能。由各种急性肝损害病情恶化所引起的急性肝衰竭是严重危及人类生命的疾病。目前临床上治疗急性肝功能衰竭的肝功能重建途径主要有:同位肝移植、生物人工肝技术以及肝细胞移植。肝细胞移植因其特殊的优点,已成为目前最为活跃、前景最为诱人的研究热点之一,具有非常广阔的应用前景。但是,它仍有很多问题需要解决,主要包括:细胞源问题和细胞免疫隔离问题。
目前研究的另一热点微囊技术(microencapsulation)可以提供有效的免疫隔离屏障。微囊化技术能够为移植的细胞提供一层选择性透过膜,从而使其能够逃避宿主的免疫排斥反应,使移植的细胞在不需要免疫抑制剂治疗的情况下长期存活,并保持其生物功能。
我们的前期工作已成功建立了ACA微囊制备技术,制备的ACA微囊具有良好的物理稳定性和半透性。体外微囊/细胞结合实验显示,细胞可在微囊内存活10天左右。然而,体内环境相对于体外环境更为复杂,ACA微囊能否在体内发挥有效的免疫隔离和选择性物质交换作用?微囊化肝细胞在体内能否有效存活?能否对肝功能进行有效代偿?这些问题的深入探讨无疑将有助于细胞移植技术的发展。
基于研究现状以及本研究组前期的工作结果,本实验拟采用微囊化肝细胞腹腔内移植的方法,以观察移植肝细胞在体内的存活能力、微囊的免疫隔离作用以及微囊化细胞对急性肝功能衰竭的代偿能力。本研究旨在探讨微囊化肝细胞体内移植的可行性,为将来临床应用提供必要的理论和实验依据。
实验方法:
1.采用自制微囊制备仪制备海藻酸钠—壳聚糖(ACA)微囊,用人肝细胞L—O2进行微囊化包裹,通过腹腔移植的方法植入正常SD大鼠体内,然后于移植后的第1、2、4、7天采取剪尾取血进行血常规检测,并且取动物脏器脾脏、胸腺作HE切片进行形态学观察,然后,综合各项指标观察微囊的免疫隔离作用。
2.D—氨基半乳糖胺(D—gal)作为肝脏毒剂,构建SD大鼠急性肝衰竭模型。以此为基础,通过腹腔移植途径分别植入微囊化肝细胞和游离肝细胞。然后,结合多项血生化指标检测植入细胞对肝功能衰竭的代偿作用,并进行各组动物生存率的比较。
实验结果:
1.微囊化肝细胞L—O2移植实验显示,微囊化人肝细胞L—O2和游离肝细胞L—O2经移植后,游离组的淋巴细胞计数与白细胞计数随着时间推移逐渐升高,并于第4天达到最高峰后缓慢下降,而对照组与微囊组的淋巴细胞计数和白细胞计数随时间推移无明显变化;游离组的淋巴细胞数和白细胞总数明显高于微囊组和空白对照组,而微囊组与对照组之间则相差不大,基本处于持平状态。
2.微囊化肝细胞BRL移植对肝衰竭模型动物的代偿实验显示,细胞移植后12h,游离组的肝生化指标ALT(谷丙转氨酶)、AST(谷草转氨酶)、TBIL(总胆红素)呈直线上升达到最高值,而微囊组仅轻微升高;游离组的ALB(白蛋白)于细胞移植后12h呈下降趋势,微囊组变化微小;微囊组的ALT、AST、TBIL数值明显低于游离组,ALB数值则略高于游离组;肝组织切片形态学观察示微囊组较其他两组的肝脏病理变化有明显改善。
3.动物生存率分析比较,微囊组动物的生存率明显高于其他两组,其生存率分别为微囊组77.8%(7/9)、游离组50%(5/10)、对照组20%(3/15)。
结论:
1.以半乳糖胺D—gal1.4g/kg一次性腹腔注射所构建的SD大鼠急性肝衰竭模型,从形态学上、血清学上都能较好地反映急性肝衰竭的状态和强度,观察窗口为1周左右,可以作为肝功能代偿实验的平台。
2.以海藻酸钠/壳聚糖为材料制备的ACA微囊大小均一,形状规则,与肝细胞结合状态良好,是较为理想的细胞微囊化材料。
3.微囊化肝细胞L—O2移植实验显示,受体动物的免疫细胞计数都明显低于使用游离L—O2细胞移植的动物。表明肝细胞的微囊化处理降低了受体动物的免疫反应强度,ACA微囊起到了有效的免疫隔离作用。
4.微囊化肝细胞移植对肝衰竭模型动物的代偿实验显示,微囊化肝细胞可以明显提高动物的存活率并改善肝功能。这表明微囊具有半透性,肝细胞所分泌的小分子生物活性物质、白蛋白等可透过微囊发挥肝细胞的功能。
5.总而言之,微囊化处理可在移植细胞和宿主之间建立有效的免疫隔离屏障,同时又能保持适当的通透性,使移植细胞和宿主之间可以进行有效的物质交换。肝细胞微囊化技术具有广泛的应用前景。