以間充質(zhì)干細(xì)胞為基礎(chǔ)的組織工程技術(shù)再生軟組織的研究.pdf

1、組織工程是近年新興的一門交叉學(xué)科,綜合了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的基本理論和基本技術(shù),顯示出廣闊的應(yīng)用前景。本文用以間充質(zhì)干細(xì)胞為基礎(chǔ)的組織工程技術(shù)進(jìn)行兩種運(yùn)動相關(guān)軟組織問題--壓力性尿失禁和軟骨缺損的修復(fù)再生。
　　 世界范圍內(nèi),60歲以上的人群中,約30％的女性和15％的男性患有尿失禁。尿失禁可以分為壓力性尿失禁、急迫性尿失禁和混合性尿失禁等,其中壓力性尿失禁最常見,約占50％-70％。壓力性尿失禁是因腹內(nèi)壓增高,直立或行走等運(yùn)

2、動時,由于尿道括約肌弛緩和無力形成的尿液不隨意地流出的疾病。壓力性尿失禁外科治療多采用在中尿道與陰道前壁之間無張力地植入吊帶。本研究探討骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bonemarrow Mesenchymal Stem Cells,bMSCs)復(fù)合蠶絲支架制作組織工程吊帶用來修復(fù)壓力性尿失禁。
　　 關(guān)節(jié)軟骨缺損是臨床常見運(yùn)動系統(tǒng)疾病,然而其自身修復(fù)能力有限,目前治療方法主要有清創(chuàng)術(shù)、鉆孔術(shù)、微骨折術(shù)和軟骨塊移植術(shù)等,短期效果好,長期效果

3、欠佳。近年新興的自體軟骨細(xì)胞移植(Autologous Chondrocytes Implantation,ACI)給廣大軟骨缺損患者帶來了新的希望。然而ACI也有其缺點(diǎn),如軟骨細(xì)胞來源有限,體外擴(kuò)增過程中易去分化,對軟骨細(xì)胞的供區(qū)造成新的損害等?；谲浌羌?xì)胞移植的這些缺點(diǎn),以采用骨髓來源、脂肪來源等成體間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)作為軟骨組織工程的種子細(xì)胞進(jìn)行軟骨缺損的修復(fù)已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn),

4、并有大量的研究成果。本課題嘗試尋找新的軟骨組織工程種子細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞(Embryonic Stem Cells,ESCs)能夠分化為體內(nèi)所有的細(xì)胞類型,此外,普通的體細(xì)胞經(jīng)過轉(zhuǎn)染特定的基因后形成的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(induced Pluripotent Stemcells,iPS)也具有ESCs的特性,能分化為任何一種細(xì)胞類型?？紤]到直接應(yīng)用iPS或ESCs可能有形成畸胎瘤的潛在風(fēng)險,因此,在本課題中,將采用iPS或ESCs來源的MS

5、Cs作為軟骨組織工程的種子細(xì)胞,研究iPS來源的MSCs(induced Pluripotent Stemcells-derived Mesenchymal Stem Cells,iPS-MSCs)和ESCs來源的MSCs(Embryonic Stem Cells-derived Mesenchymal Stem Cells,ESC-MSCs)修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的效應(yīng)。
　　 綜上所述,本研究分為三個部分:1)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合

6、蠶絲支架修復(fù)壓力性尿失禁的研究;2)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞來源的間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究;3)胚胎干細(xì)胞來源的間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究。
　　 第一部分骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞復(fù)合蠶絲支架修復(fù)壓力性尿失禁的研究
　　 目的:探討bMSCs復(fù)合蠶絲吊帶在婦女壓力性尿失禁中的應(yīng)用。
　　 方法:40只大鼠分為4組,A組:假操作組;B、C、D組均進(jìn)行雙側(cè)坐骨神經(jīng)近端橫斷術(shù),橫斷術(shù)后4周測量漏尿點(diǎn)壓(Leak Po

7、int Pressure,LPP)確認(rèn)為壓力性尿失禁之后,B組:無吊帶植入;C組:植入蠶絲吊帶;D組:植入復(fù)合有bMSCs的組織工程蠶絲吊帶。于該術(shù)后4周做LPP測量和組織學(xué)評估,術(shù)后12周做膠原含量測定、力學(xué)測試和組織學(xué)評估。
　　 結(jié)果:C組和D組的LPP接近正常值(A組),均顯著高于B組。組織學(xué)檢測顯示D組的蠶絲吊帶與尿道的整合程度優(yōu)于C組,D組蠶絲吊帶的膠原含量和力學(xué)性能均高于C組。
　　 結(jié)論:蠶絲吊帶和復(fù)合有

8、bMSCs的蠶絲吊帶均能有效治療壓力性尿失禁,復(fù)合有bMSCs的組織工程蠶絲吊帶顯示出更優(yōu)越的性能。
　　 第二部分誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞來源的問充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究
　　 目的:探討人來源的iPS-MSCs作為軟骨組織工程種子在軟骨缺損修復(fù)中的作用。
　　 方法:iPS-MSCs以pellet的培養(yǎng)方式在軟骨誘導(dǎo)液中誘導(dǎo)3天。6只大鼠,在雙膝髕股關(guān)節(jié)股骨髁部位做全層軟骨缺損(直徑和深度均為2mm),左腿為

9、對照組,軟骨缺損未作處理,右腿為實(shí)驗組,移植iPS-MSCs制作的pellet修復(fù)。分別于術(shù)后4周和8周后處死動物,進(jìn)行關(guān)節(jié)修復(fù)區(qū)的大體觀察,組織學(xué)觀察。
　　 結(jié)果:未加iPS-MSCs的對照組有更多的軟骨基質(zhì)GAG(glycosaminoglycan)表達(dá),修復(fù)程度更好。對照組生長板結(jié)構(gòu)正常,而實(shí)驗組的生長板遭到破壞。
　　 結(jié)論:iPS-MSCs在關(guān)節(jié)軟骨缺損微環(huán)境中成軟骨能力弱,不適合用做軟骨缺損修復(fù)的種子細(xì)胞。

10、
　　 第三部分胚胎干細(xì)胞來源的間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究
　　 目的:探討人胚胎干細(xì)胞來源的間充質(zhì)干細(xì)胞(human ESC-MSCs,Hesc-MSCs)和骨形態(tài)生成蛋白7(Bone Morphogenetic Protein7,BMP7)復(fù)合膠原支架在軟骨缺損修復(fù)中的作用。
　　 方法:在大鼠雙膝髕股關(guān)節(jié)股骨髁部位做全層軟骨缺損(直徑和深度均為2mm)后,將其隨機(jī)分為3組,A組:膠原支架組;B組:h