脱细胞支架的新法制备及内皮前体细胞在瓣膜组织工程中的应用

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目的:心脏瓣膜疾病是临床常见病,死亡率高,瓣膜置换是治疗心脏瓣膜疾病最有效的方法。然而现有的机械瓣和生物瓣分别存在着需终生抗凝和耐久性差的缺陷,同种瓣膜又存在着来源严重不足的限制,因此,都难以满足临床的需要。心脏瓣膜组织工程可以克服以上缺陷,构建出无免疫源性、可以自我生长修复的自体活瓣膜替代物,它的研制具有广阔的临床应用前景。其中种子细胞来源和支架材料的制备一直是制约组织工程瓣膜实际应用的瓶颈问题,这两个问题的良好解决对组织工程瓣膜的研制具有决定性意义。外周血内皮前体细胞在体外可分化为成熟内皮,它的获取过程不会对机体产生创伤;十二烷基肌氨酸钠是一种氨基酸类表面活性剂,具有低毒、低刺激性的特点。本实验尝试以外周血内皮前体细胞作为新的种子细胞,以十二烷基肌氨酸钠作为新型脱细胞试剂制备脱细胞瓣膜支架,探索内皮前体细胞种植在脱细胞瓣膜支架上,体外构建组织工程瓣膜的可行性并检测其抗血栓功能。 方法:以密度梯度离心法分离脐血内皮前体细胞,用EGM一2-MV培养液将其往成熟内皮方向诱导;从细胞形态和内皮细胞特异性标记物的免疫荧光染色两方面对分化的细胞加以鉴定。用含有O.25%十二烷基肌氨酸钠消化液以及核酸酶对猪的带瓣膜管道进行脱细胞处理以制备脱细胞支架材料,并对其进行DNA、可溶性蛋白含量测定,眦、Movat染色和电镜观察,细胞体外种植实验,生物力学测试,大鼠皮下包埋实验等多方面检测。将前体分化的细胞以l×106/cm2的密度种植在脱细胞瓣膜支架上,体外静态培养7~10天,构建组织工程瓣膜,以MTT检测观察其生长情况,以免疫荧光染色和扫描电镜观察内膜层形成情况,以血小板黏附实验和RT-PCR检测eNOS和tPA基因表达综合评价新生内膜的抗血栓功能。 结果:脐血分离的内皮前体细胞经诱导后展现出典型的铺路石样形态,吞噬LDL、结合UEA-1、CD31和vWF染色为阳性,并具有极强的增殖能力。脱细胞带瓣膜管道中的细胞成分几乎完全去除,瓣叶和管壁中DNA含量为正常的1.35%和2.8l%,可溶性蛋白含量为正常的8.46%和12.65%;肛和Movat染色显示组织结构完整、细胞结构完全消失,胶原纤维、弹性纤维、蛋白聚糖等主要基质成分充分保留;细胞种植显示支架细胞相容性良好;瓣膜生物力学性能与正常无明显差异;皮下包埋实验显示其免疫原性低并具有生物可降解性。MTT检测表明种植在支架上的内皮前体细胞不但存活,而且代谢活跃,具有良好的增殖能力;扫描电镜显示组织工程瓣膜表面完全被细胞覆盖,细胞排列紧密呈铺路石样形态;组织工程瓣膜表面有新生内膜层形成,该内膜CD3l、vWF染色为阳性,有eNOS和tPA基因的表达,并能有效地防止血小板在瓣膜表面聚集和粘附;而未种细胞的瓣膜支架表面为裸露的胶原纤维,其上有大量聚集呈团块的血小板黏附。 结论:十二烷基肌氨酸钠是一种理想的脱细胞试剂,以此可以建立一套低毒、高效、对组织结构无损伤的脱细胞方法,并制备出生物学性能优异的脱细胞支架材料。外周血内皮前体细胞是一种新型的种子细胞来源,它的采集不会造成机体损伤,在体外可以被迅速的诱导分化为成熟内皮,可用于构建具有抗血栓功能的组织工程瓣膜。
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