尿道缺损是泌尿外科的最常见的疾病之一,可发生于先天性疾病如尿道下裂、尿道上裂等疾病,也可以发生于尿道损伤、感染,常伴有损伤后的尿道纤维化瘢痕狭窄。短段的尿道狭窄也可以通过尿道扩张、尿道狭窄切开及尿道狭窄段切除加端端吻合术予以治疗。然而,长段的尿道狭窄或者尿道缺损,需要进行移植物进行修补。目前,临床上常用的移植物包括舌粘膜、颊粘膜及阴茎皮肤。然而,口腔粘膜的取材会带来一定的并发症,如张口困难、感染、溃疡、麻木、疼痛等。另外,长段的尿道狭窄术后易复发,对于该类患者,往往面临取材来源不够。因此,需要寻求更广泛来源的尿道替代移植物。组织工程技术的迅速发展,为尿道重建提供了新的治疗途径。然而,Chapple等最近认为在组织工程技术大规模的应用于临床之前应该继续研究以寻找出更加合适的组织工程材料。目前,报道较多组织工程材料的主要包括化学合成材料、天然生物基质类材料、天然生物材料的提取物,以及不同类材料的聚合物。其中,小肠粘膜下基质(SIS)属天然生物基质类材料,具有天然的细胞与组织兼容性,且含括胶原、纤维连接蛋白、GAG及生长因子和信号蛋白等,能促进细胞生长与迁移。但其结构致密,不利于营养液的渗透与代谢物质的交换。另外,该类基质常规脱细胞后仍具有少量的异体细胞核成分的残余,会引起宿主的慢性炎症反应。理想的组织工程支架材料应该具有三维(3D)多孔结构及最少的异体细胞核成份的残余。本实验通过过氧乙酸氧化SIS制作出具有3D多孔结构的改性SIS,同时也最大限度地去除了异体的细胞核成分残余。我们进一步评价膀胱移行细胞种植这种经过氧乙酸(Peracetic acid, PAA)改性的小肠粘膜下基质(SIS)在家兔尿道重建中的应用效果。本研究共分以下三部分：第一部分：PAA改性脱细胞SIS基质的制备目的：制作出3D多孔的SIS支架材料,并评估其表征、力学性能方法：取新鲜的猪小肠组织,机械方法游离出粘膜下层及浆肌层,去除上皮层,分离出小肠粘膜下基质,置入蒸馏水预脱细胞处理,PAA改性SIS组加5%过氧乙酸(PAA),而无PAA改性组加PBS液,然后两组均置入1%Triton X-100。最后75%乙醇消毒,无菌纯净水保存备用。取材行HE、MASSON染色、扫描电镜观察。应用密度瓶法测定两组基质材料的空隙率。取材大小5mmx60mm,使用万能试验机测定其力学性能,包括最大拉长、最大强度及杨模量大小。统计分析两组SIS材料在形态学和力学性能间的差异。结果：未经PAA处理的SIS结构致密,且有少量细胞成分残余,而经PAA处理的SIS呈3D多孔状,几乎没有细胞核成分残余。SIS的上皮面电镜结果显示经5%PAA处理SIS表面孔径明显增加,经过测量分析后,脱细胞新鲜SIS的孔径值为1.75±0.32μm,而经过PAA氧化处理后的SIS孔径值为5.16±1.831μm,无PAA处理的SIS空隙率为18.5±2.6%,而经过PAA处理后的SIS空隙率66.8±3.9%,两者差异均具有显著统计学意义(P<0.01)。经万能拉伸仪测定,脱细胞无PAA处理SIS及经PAA处理的SIS的最大拉伸率分别为16.3±1.6%和15.0±1.2%,最大拉伸强度分别为35.1±7.2 Mpa和24.3±5.6 Mpa,杨氏模量分别为150.4±39.2Mp和118.5±28.4Mpa.结论：经PAA改性的后的SIS具有3D多孔状结构,几乎无异体细胞核成分残余,且仍能维持一定的机械性能,可以作为理想的组织工程材料。第二部分：组织工程膀胱移行上皮细胞-SIS复合物的体外构建目的：体外构建膀胱移行上皮细胞-改性SIS复合物,观察其形态、评估改性SIS的细胞兼容性。方法：取成年新西兰大白兔膀胱壁0.6x0.6 cm,置入PBS液漂洗。将膀胱组织块置入含有DMEM培养基的pronase E蛋白酶中,消化过夜,小心刮取膀胱粘膜层移行上皮细胞。加含有5%胎牛血清、1%青霉素-链霉素的ECM培养基培养,0.05%胰酶传代。制作细胞爬片,应用抗AE1/AE3抗体进行细胞免疫组织化学鉴定。制作PAA改性SIS支架材料和非PAA改性SIS支架材料浸提液,行MTT实验记录两组细胞生长的OD值,了解两组支架材料的细胞兼容性。收集细胞并种植于预先制好的PAA改性SIS支架材料和非PAA改性的SIS支架材料上,继续培养至2周,取材行HE染色、电镜观察。利用RT-PCR技术和Western-blot技术检测Uroplakin基因在UC-经PAA改性SIS复合物的表达变化。结果：膀胱移行上皮细胞在无PAA处理SIS及5%PAA处理后SIS浸提液中生长状态良好,且均优于单纯ECM培养基的趋势,但是差异均无统计学意义(p=0.35)。无PAA处理SIS组细胞生长以单层结构为常见,而在5%PAA处理后SIS组中,细胞生长连接成片,形成2-3层的复层结构。电镜下,无PAA处理SIS上细胞呈多角形,扁平状,伸出伪足,紧密贴附于支架材料上。而在5%PAA处理SIS支架上,细胞分布更加紧密,相互融合呈多层面三维立体结构,表层细胞多呈圆形、椭圆形及立方形。经PAA改性SIS-UC复合物较无PAA改性-UC复合物高表达Uroplakin基因。结论：采用酶消化法联合机械的刮擦法能分离培养具有活性的膀胱移行上皮细胞,阳性表达AE1/AE3。未经PAA处理的脱细胞SIS与经5%PAA改性处理SIS支架材料与膀胱移行上皮细胞均具有良好的细胞兼容性。经5%PAA改性处理SIS能更好的促进细胞在支架材料上生长并形成复层结构,且能促进膀胱移行上皮向终末分化。第三部分：组织工程膀胱移行上皮-SIS复合物修补家兔尿道缺损模型的建立与重建效果观察目的：观察组织工程膀胱移行上皮-SIS复合物修补家兔尿道缺损的效果方法：健康成年新西兰家兔18只,分成三组,膀胱移行上皮细胞种植PAA改性的SIS支架组、膀胱移行细胞种植无PAA改性的SIS材料组,无膀胱上皮细胞种植的经PAA改性SIS组,每组各6只。按照第二部分的方法,构建组织工程膀胱上皮细胞-SIS复合物。再次麻醉家兔,游离腹侧尿道海绵体至粘膜层,建立家兔尿道粘膜缺损模型1.5×0.8cm2,修剪支架材料大小为1.7×1cm2,以补片的方式进行修补。术后抗感染、尿管冲洗,手术后半年行尿道造影检查,大体病理观察及HE、MASSON、免疫组化检测。结果：上皮细胞-5% PAA改性SIS复合物组均存活,尿道通畅,再生尿道粘膜完全再生。病理见复层移行上皮、上皮下平滑肌增生,血管增生。而上皮细胞-无PAA改性SIS复合物组,有尿瘘发生,再生尿道粘膜不完整。病理见上皮不规则,及慢性炎症细胞浸润。单纯PAA改性SIS组有尿道狭窄,尿道粘膜苍白、僵硬、挛缩,病理提示大量纤维结缔组织增生,平滑肌和血管少见。上皮细胞-PAA改性SIS组的上皮及平滑肌表达定量显著优于上皮细胞-无PAA改性组(P<0.05)。平滑肌及血管均优于单纯PAA改性SIS组(P<0.05)结论：膀胱移行上皮细胞种植PAA改性SIS是进行长段尿道缺损修补的理想替代物。