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目的
膀胱的先天性疾病、缺损、肿瘤等常需要进行膀胱的替代治疗,传统治疗手段存在诸多缺点,组织工程的出现为膀胱缺损的修补提供了新的选择。种子细胞、支架材料及合适的微环境是膀胱组织工程的三大要素。传统的方法因种子细胞的自身缺陷存在诸如来源短缺、培养困难及不能排除肿瘤等诸多问题,而干细胞因具有来源丰富、获取便利、增殖力强、可多向分化等诸多优点成为理想的种子细胞选择之一。膀胱脱细胞基质作为支架材料具有组织特性良好、来源广泛等优点。本实验拟体外培养大鼠骨髓问充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)为种子细胞,制各猪膀胱脱细胞基质(Bladder Acellular Matrix,BAM)为支架材料,进行体外体内复合培养,检测其相容性,并试图模拟合适的微环境诱导生长分化,初步探讨以其构建组织工程膀胱的可行性。
材料与方法
1.实验动物与材料1月龄SD大鼠,雌雄不限,体重80~100g;新鲜猪膀胱。
2.实验试剂与器材DMEM-LG、标准胎牛血清(FBS)、0.25﹪胰蛋白酶(含0.02﹪EDTA)、肝素钠、磷酸盐缓冲液(PBS);曲拉通X-100,1﹪新洁尔灭溶液,10﹪硫酸庆大霉素溶液,摇床;细胞计数板;重组人VEGF<,165>,细胞计数板;二甲苯、无水乙醇、Mouse-anti-Pan Cytokeratin、sp免疫组化试剂盒、DAB显色剂、苏木素;戊巴比妥钠(Pentobarbltal sodium)、外科手术器械等。
3.骨髓间充质干细胞的体外培养扩增采用全骨髓法分离培养MSCs,倒置显微镜下观察细胞生长状态,行流式细胞仪(FACScan流式细胞仪)检测细胞表面抗原CD29、CD45。
4.猪膀胱脱细胞基质的制备取新鲜猪膀胱,直视下分离去除浆肌层,保留粘膜及粘膜下层,以Triton-X100进行萃取脱细胞处理。标本作病理组织HE染色,观察分析脱细胞效果。
5.细胞一材料的体外复合培养、体内分化实验5.1.种子细胞生长的微环境:取第三代大鼠MSCs,常规方法传代,以含20﹪FBS、并添加VEGF(终浓度为25ng/L)的DMEM-LG培养液放入37℃、5﹪CO<,2>饱和湿度的孵箱中培养。
5.2.细胞-材料的体外复合培养实验:材料剪成小块置入24孔板内,以DMEM-LG培养液预湿48h。将微环境培养的细胞以10<5>/ml的密度接种到24孔板内,置培养箱培养。取同期培养的MSCs作为对照。培养后第2天开始行细胞计数:每天各取每组的2孔消化离心进行细胞计数,连续12天,绘制细胞生长曲线,将两组曲线进行对比。
5.3.细胞-材料的体内分化实验:材料剪成块置入6孔板内,以DMEM培养液预湿48h。将微环境培养的细胞以10<5>/ml的密度接种到6孔板内,置培养箱培养14天。设未种植细胞的材料为对照组。将培养14d的细胞一材料复合物剪成小块异位移植入12只大鼠背部,左边植入实验组,右边植入未种植细胞的材料作为对照,四周及八周后各取6只取材行病理切片,检查细胞在材料表面的生长情况及上皮的再生情况等。
实验结果
倒置显微镜下观察原代培养贴壁生长良好,传代后形态良好,增殖能力强,三代后以流式细胞仪检测细胞表面抗原CD29阳性、CD45阴性,说明MSCs达到较高纯度。
制备的猪BAM质地柔软,弹性良好,半透明,镜下可见主要成份是胶原及弹性纤维,未见细胞成份。
细胞一材料的体外复合培养实验:实验组与对照组的细胞有相似的生长曲线,说明细胞在材料表面生长良好,相容性较好。
细胞-材料的体内分化实验:细胞在材料上生长良好,四周时可见薄层、不连续的单层上皮细胞生长,实验组上皮细胞角蛋白免疫组化阳性率50.0﹪,对照组阳性16.7﹪;八周时可见薄层、不连续的多层上皮生长,实验组上皮细胞角蛋白免疫组化阳性率83.3﹪,对照组阳性率16.7﹪。
结论
制备的细胞与材料具有良好的相容性,体内可向上皮细胞分化生长;复合物与体内组织具有良好的相容性。MSCs和BAM可作为构建组织工程膀胱的材料。