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目的:探索兔阴茎海绵体平滑肌(CCSMCs)细胞的纯化培养技术及纯度鉴定方法。
方法:取雄性新西兰兔新鲜的阴茎组织,利用高浓度的胶原酶消化法结合差速贴壁技术对海绵体平滑肌细胞进行纯化培养。获得CCSMCs后运用MTT分析细胞生长特性,平滑肌肌动蛋白(α-SM-actin)、肌球蛋白(Myosin)、结蛋白(Desmin)免疫荧光鉴定海绵体平滑肌细胞。同期兔脂肪干细胞作为对照参考。流式细胞仪检测P2及P5代细胞α-SM-actin、Myosin、Desmin阳性率变化情况。
结果:培养细胞MTT显示细胞指数增长期为6天左右,随后进入平台期。α-SM-actin、Myosin、Desmin均呈阳性反应,同期脂肪干细胞仅α-SM-actin显示阳性结果。第2代细胞表达α-SM-actin、Myosin、Desmin阳性率分别65.3%,42.2%,62.3%。通过纯化技术至第5代时,上述指标阳性表达率分别上升为92.8%,72.7%,78.1%.
结论:通过高浓度的酶消化法及差速贴壁技术可获得高纯度的阴茎海绵体平滑肌细胞,完全符合组织工程及其它基础研究的要求。而Myosin、Desmin相对于α-SM-actin更应成为鉴定CCSMCs的特异性指标。
第二部分
目的:评估应用于尿道修复重建的多种生物材料的力学特性及生物相容性。
方法:脱细胞法制备小肠黏膜下层组织(SIS),膀胱脱细胞基质(BAMG)以及脱细胞尿道海绵体(ACSM),同时编织法制备PGA支架。单轴拉伸测试测定各类支架生物力学特性,光镜及扫描电镜法测定支架表面孔径大小。线粒体代谢活性法(MTT)检测各种生物材料的细胞毒性。所有支架表面接种海绵体平滑肌细胞(CCSMCs),体外培养14天后进一步评估细胞渗透情况。
结果:生物力学评估显示ACSM在弹性模量以及断裂强度方面的检测结果明显由于其余材料(p<0.05).MTT的结果显示所有的支架材料均支持正常的细胞生长代谢,并未发现存在有明显的细胞毒性。PGA在扫描电镜中显示出最大的孔径(>200μm).同时ACSM的尿道面(<5μm)和海绵体面(>10μm)观察到明显不同的孔径大小。细胞接种14天以后PGA材料的内部可见种子细胞的广泛分布。在BAMG以及ACSM的尿道面可见有多层的上皮细胞层的形成,但没有发现有明显的细胞渗透迹象。而SIS和ACSM的海绵体面观察到明显的细胞渗透生长表现。
结论:所有支架材料在本研究中显示出良好的生物相容性,同时在力学特性方面也与正常尿道组织相仿。但ACSM在力学和组织学的诸多参数上具有一定的优越性,其可在将来成为组织工程尿道修复重建材料的新选择之一。
第三部分
目的:探讨及优化体外构建三维立体尿道组织的复合技术。
方法:高速振荡脱细胞法制备脱细胞尿道海绵体(ACSM),碘消毒法进行复合前消毒,酶消化法分离及扩增兔舌黏膜上皮细胞和海绵体平滑肌细胞。采用三种复合技术进行细胞与支架材料的复合:A组(三明治复合组)、B组(注射复合组)、C组(动态复合组)。体外培养14天以后行HE染色以检查复合效果。
结果:振荡脱细胞处理后ACSM的结构较脱细胞前更为疏松;碘消毒法在彻底消毒的同时能够最大限度的保留脱细胞支架的原有结构。复合支架体外培养14天后HE染色均可见有完整的上皮细胞层形成于支架表面。A组复合后平滑肌细胞仅在支架大间隙中可见,未见向深部浸润趋势。B组复合后平滑肌细胞成团分布于支架内,并受周围支架组织约束成局限化表现。C组HE染色可见平滑肌细胞均匀分布于支架内部并与支架表面的上皮细胞层分界清晰。
结论:高速振荡法制备的支架组织具有理想的三维空间结构,结合动态细胞复合技术可构建拥有良好立体结构的尿道组织。
第四部分
目的:探讨构建三维立体尿道以及利用其进行尿道修复重建可行性
方法:制备脱细胞尿道海绵体支架(Acellular corpus spongiosummatrices,ACSM),并利用单轴力学拉伸测试进行相关的生物力学特性检测。采用动一静态复合技术将实验兔自体海绵体平滑肌细胞(CCSMCs)以及舌黏膜上皮细胞接种于ACSM上。体外培养14天后6只实验兔采用上述材料进行尿道缺损模型的修补(C组),另6只实验兔采用单纯复合舌黏膜上皮细胞的支架进行尿道重建(B组),剩余6只实验兔作为对照组接受单纯支架材料的尿道重建(A组)。实验兔分别于术后1、2、6月处死,处死前均接受逆行尿道造影的评估,同时进行H&E染色以及相关免疫组化染色研究。
结果:ACSM在力学检测过程中体现出优于正常尿道组织的生物力学特性(p<0.05)。经过14天体外培养后,复合支架表面可以见到有1-2层上皮细胞生长,同时CCSMCs可以见到分布于支架材料的内部。动物回植实验中,C组的实验兔在研究的全过程中始终保持着管腔的通畅,但在A和B组中发现明显的尿道狭窄迹象。组织学研究中A组实验兔在6月时所获取的尿道可以很清晰看见有明显的纤维化以及炎症反应。在B组的切片观察中仅可见层数极少的上皮细胞层形成,同时在整个研究过程中也没有能够见到有CCSMCs生长入支架内部。但是C组在术后6月时不仅可以见到多层上皮细胞层的形成,同样也可以见到有成束平滑肌纤维生长入其中。
结论:本研究的结果提示自体舌上皮细胞以及CCSMCs可以作为尿道组织工程研究的种子细胞。而利用动-静态复合技术可以在体内外构建三维立体的组织。这将为今后尿道重建提供了新的方向。