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先天畸形、外伤和肿瘤等因素造成的组织缺失会对患者组织器官的外观和功能造成不良影响。通过组织工程的方法构建出新型组织替代物可以取代自体移植以满足所有组织缺损修复的需求。本实验着眼于以微粒化的支架材料为载体,与脂肪来源间充质干细胞(adipose-derivedmesenchymalstemcells,ADSCs)复合培养的方式构建组织替代物。同等体积的微粒载体可以为细胞的粘附和生长提供较大的表面积,细胞/微粒载体复合物可以通过注射的方式直接移植入需要修复的部位。然而,现有的关于缺损修复的研究都集中在应用某种材料或组织工程策略来修复特定类型的组织缺损因此,我们的研究重点是讨论几种不同材料来源的微粒载体对软组织和骨组织缺损的修复能力。 目前研究较多的微粒载体基本都来源于人工合成材料,其细胞亲和力和生物相容性都不完善。与它们相比较,天然材料具有与人体组织相似的组成成分和结构,降解副产物无毒无害。脱细胞组织基质具有天然组织结构、功能性蛋白和内源性生长因子。猪脱细胞真皮(acellulardermalmatrix,ADM)和猪小肠粘膜下层(smallintestinalsubmucosa,SIS)都曾被用于软组织重建和全层皮肤缺损的修复。明胶微球源自胶原,具有生物可降解性,抗原性低,也被广泛引用于医疗领域。本研究通过比较脱细胞基质材料和明胶微球在软组织和骨组织再生中的作用,尝试阐明人工合成材料和天然材料对细胞行为的影响。 与软组织重建有关的种子细胞从最初的内源性细胞发展到外源性的成纤维细胞和脂肪前体细胞等,现在使用较多的是间充质干细胞(mesenchymalstemcell,MSC),细胞的参与可以帮助细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)的重建并减缓支架在体内的降解速率。ADSCs可以通过抽脂手术或脂肪活检获得,能分化多种类型的细胞。虽然ADSCs已经用于软组织重建,特别是脂肪组织重建的研究,但几乎没有ADSCs与微粒载体相结合修复组织缺损的报道。 我们制作了脱细胞真皮微粒载体(micronizedacellulardermalmatrix,MADM)、小肠粘膜下层微粒载体(micronizedsmallintestinalsubmucosa,MSIS)和明胶微球,并比较了三种微粒载体作为生物支架,对ADSCs生长、增殖等方面的影响。以鼠科动物为模型,比较三种微粒载体和ADSCs复合构建的组织替代物在全层皮肤缺损修复、软组织重建和原位及异位骨再生方面的作用。 细胞增殖实验(MTS)、扫描电子显微镜观察(scanningelectronmicroscope,SEM)和流式细胞仪(flowcytometry,FCM)的结果显示三种微粒载体都具有良好的细胞亲和力,接种在微粒载体上的ADSCs的粘附增殖水平明显好于传统的平面培养方式,没有观察到明显的细胞凋亡发生。大鼠皮下组织相容性实验结果显示所有材料都能实现良好的成纤维细胞和微血管的浸润,而且没有明显的炎性反应和免疫排斥反应。 实时定量多聚集链反应(real-timequantitativepolymerasechainreaction,RT-PCR)结果显示ADSCs接种于MADM和MSIS上并培养5天后,表皮生长因子(epidermalgrowthfactor,EGF)、血管内皮细胞生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basalfibroblastgrowthfactor,bFGF)和转化生长因子-β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)的表达具有显著增高。将ADSCs接种于三种微粒载体上,并在成骨诱导液中培养7天后,细胞中VEGF,一型胶原(collagentypeΙ,Col-Ι),骨涎蛋白(bonesialoprotein,BSP),骨钙素(osteocalcin,OCN)和骨桥蛋白(osteopontin,OPN)等骨相关基因的表达水平有显著增高。 在全层皮肤缺损修复实验中,ADSC/微粒载体复合物作为真皮替代物,可以有效地促进创面的愈合。组织学结果显示ADSC/微粒载体组创面的愈合速率明显好于对照组。在MADM和MSIS上培养的ADSCs可以表达较高水平的VEGF和bFGF,这些生长因子的存在可以改善损伤部位的微环境,进而加速创面的愈合修复。 软组织重建实验结果显示ADSC/微粒载体复合物在注射入裸鼠皮下1个月时还保持着与原始体积相似的大小,并且移植物中有血管的形成,这可以促进新生组织中营养和氧气的供应,帮助保持较低的降解率。 理想的硬组织支架材料需要具备骨诱导性。在裸鼠皮下异位成骨实验中,MADM和MSIS组在移植2周后,移植物降解严重。虽然PCR结果显示ADSCs接种于微粒载体后经过成骨诱导会表达高水平的骨形成相关基因,但由于较长时间的成骨诱导造成细胞活性的下降,进而影响到其体内成骨能力。在大鼠颅骨重建实验中,ADSC/微粒载物的修复情况不理想,但明显好于空白对照组。 MADM、MSIS和明胶微球可以作为细胞培养基帮助ADSCs生长扩增,也可以作为组织替代物帮助组织进行皮肤再生和软组织重建。实施过程可以通过注射的方式进行,痛苦小,好操作。为了得到更好的骨组织再生效果,今后的实验可以尝试添加促进骨组织再生的相关生长因子。