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利用骨髓间充质干细胞、平滑肌细胞和膀胱脱细胞基质构建组织工程尿道的研究

李成龙  
【摘要】:背景和目的:先天或后天等因素可导致尿道缺损,临床上尤其以尿道下裂最为常见,对于这些患者,常常需要进行尿道重建,传统外科重建的方法常常导致许多并发症,包括:尿道皮肤瘘,尿道狭窄等。复杂的尿道狭窄仍是泌尿外科最难解决的问题之一。尿道狭窄发生的重要原因是术后尿道缺少粘膜的保护,导致疤痕形成,进而形成狭窄。尿道手术的成功关键之一是尿道粘膜快速生长。以往许多材料被研究者用来修复尿道缺损,如膀胱粘膜、包皮、舌粘膜、颊粘膜以及结肠粘膜等。但是,这些方法并发症多,且都是牺牲一个器官来重建另一个器官。组织工程技术可能为尿道重建提供一种新的方法。本研究的目的是利用骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)、平滑肌细胞(smooth muscle cells, SMCs)和膀胱脱细胞基质(bladder acellular matrix, BAM)构建组织工程片状移植物(tissue-engineered sheet graft, TESG),在兔模型上验证其修补尿道缺损的可行性。 方法:体外培养扩增BMSCs和SMCs,制作兔BAM,先将1×106BMSCs种植于BAM上孵化3天,再将1×106SMCs种植于BAM的另一面上孵化3天,构建TESG;将构建好的TESG移植到网膜包裹2周,另设立没有种植细胞的BAM移植宿主到网膜内包裹2周为对照组。构建尿道缺损动物模型,尿道缺损长约3cm,宽约1.5cm,缺损部位距离尿道外口约2cm。而后利用TESG修复尿道缺损。取实验组24只雄兔共分四组,每组6只,术前禁食8小时;另取6只作为对照组,采用未种植细胞的BAM修复尿道缺损。手术前均留置导尿,于术后两周左右拔除。标本分别于手术后2、4、8、16周采集,行HE染色,采用免疫组化检测AE1/AE3、uroplakinⅢa、ZO-1,以及平滑肌的生长情况。 结果:BMSCs三天后能贴壁,7天后细胞快速增殖,呈线性融合,做流式细胞仪检测显示BMSCs高表达CD29(98.5%)、CD44(99.6%)和CD90(99.7%),而不表达CD34(4.0%)。对BAM作HE染色和扫描电镜显示未见明显的细胞残片。将TESG种植到网膜包裹两周后作HE检测显示:TEST表面有薄层上皮生长。动物实验中,直到取材时所有的动物均存活,术后2周切口都已痊愈,拔除尿管后未见明显尿道皮肤瘘发生。术后8周移植物和尿道之间没有明显的界限。术后2周,HE染色显示TESG完全被薄层上皮覆盖,TESG和正常组织的界限仍很清楚;到术后4周,TESG被覆上皮变厚,可见平滑肌生长。到第8周及16周,TESG有多层上皮覆盖。免疫组化显示抗AE1/AE3、抗uroplakinllla、和抗ZO-1均阳性,也进一步证实了上皮的再生情况。对照组中3只兔子在术后4周内均死亡,尸检显示尿道完全狭窄;对照组中另三只兔子排尿明显变细,显示有不同程度的尿道狭窄。 结论:利用BMSCs、SMCs和BAM构建TESG修复尿道缺损是可行的, BMSCs有可能促进尿路上皮的再生。


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