组织工程心脏瓣膜的初步实验研究

【摘要】： 心脏瓣膜病是危及人类健康的一种重要疾病。瓣膜置换术是其主要治疗方法之一。目前临床应用的心脏瓣膜有机械瓣和生物瓣两大类。尽管都能改善和延长患者的生命，但均未达到理想程度。机械瓣置换术后需终生抗凝治疗，有一定的血栓栓塞率；生物瓣术后不需长期抗凝，但易发生衰败和钙化；同种瓣膜虽优于异种生物瓣，但来源受限，并且也存在衰败的问题；且上述瓣膜均无生长、修复的潜能。 随着近年来组织工程学的发展，构建组织工程心脏瓣膜已提上日程。理想的组织工程心脏瓣膜是利用组织工程技术，将活细胞种植于瓣膜支架上，制造出一种与受体组织相容性好，无免疫原性，有活力，不需抗凝，耐久性强的生物心脏瓣膜。移植后能支持患者心脏功能至终生。这种理想的瓣膜不仅能为正在成长的患者提供增长能力，还能修复累加的创伤。 本课题对照研究了猪主动脉瓣去细胞瓣膜支架、胶原膜、聚β羟基丁酯膜(poly-3-hydroxybutyrate PHB)和聚乳酸聚乙醇酸膜(poly-lactic／glyeolicacid PLGA)作为组织工程心脏瓣膜支架的优缺点；以犬主动脉壁间质细胞和犬主动脉内皮细胞为种子细胞，体外构建组织工程心脏瓣叶的初步模型；进而将此种瓣叶植入犬腹主动脉内观察12周。对组织工程心脏瓣叶的构建进行了初步的探索与研究。 第一部分：采用渗透压改变和核酸酶消化的办法制备了猪主动脉瓣 第曰旱匡大学俗士誉位论文 一 去细胞瓣膜支架，对猪主动脉瓣去细胞瓣膜支架、胶原膜、PLGA和PHB 的结构特点、力学性能、生物相容性和皮下降解速率进行对照研究。结 果：采用渗透压改变和核酸酶消化的办法制备的猪主动脉瓣去细胞瓣膜 支架在去除了瓣膜中细胞成分的同时保持了瓣膜的正常结构特点：猪主 动脉瓣去细胞瓣膜支架、胶原膜和PLGA均呈网孔状结构，利于细胞的 长入和代谢产物的交换；力学实验显示材料断裂强度为：P＊B＞猪主动 脉瓣去细胞瓣膜支架＞胶原膜＞＊＊＊A：四种材料在兔皮下包埋的组织反 应符合一般生物相容性材料的组织反应过程，符合医用生物植入材料的 要求；猪主动脉瓣去细胞瓣膜支架、胶原膜和PLGA在兔皮下吸收时间 为8——12周，符合组织工程心脏瓣叶支架材料的要求。 第二部分：消化、分离培养并鉴定了犬主动脉瓣间质细胞、主动脉 壁间质细胞、皮肤成纤维细胞陨broblasts FBCs）和主动脉内皮细胞，并对 犬主动脉瓣间质细胞、主动脉壁间质细胞和皮肤FBCS的特性进行初步 比较。结果：犬主动脉瓣间质细胞和主动脉壁间质细胞透射电镜均显示 有大量粗面内质网，符合成纤维细胞的特点；平滑肌口肌动蛋白免疫组 化染色部分细胞为阳性，部分细胞阴性，而皮肤FBC均为阴性；说明犬 主动脉瓣间质细胞和主动脉壁间质细胞在细胞类型和特性上有一定的相 似性，是合适的种子细胞。主动脉内皮细胞兔疫组化Vlll因子阳性，亦 可作为种子细胞。 第三部分：对照研究不同种植条件下细胞的接种率；对照主动脉壁 间质细胞在四种材料上的生长曲线：分别将主动脉壁间质细胞和主动脉 内皮细胞种植于猪主动脉瓣去细胞瓣膜支架、PLGA和胶原膜上进行培 养，并对种植细胞的功能进行初步评价。结果：采用反复接种的方法能 提高种子细胞的接种率；材料的细胞相容性为：猪主动脉瓣去细胞瓣膜 支架＞胶原膜＞P＊＊＊＞＊＊B：主动脉壁间质细胞和主动脉内皮细胞在猪主 动脉瓣去细胞瓣膜支架、PLGA和胶原膜表面生长良好，并分别具有合 －3． 第口罕匡大纱博士学位沦文 一 成分泌胶原和前列环素（PGIZ）的功能，说明体外构建的组织工程心脏 瓣叶是具有一定“生理功能” 的。 第四部分：以胶原膜、去细胞猪主动脉瓣叶为支架在体外构建组织 工程心脏瓣叶并植入犬腹主动脉内，分别于4、6、8、10、12周取出观 察。结果：材料在体内逐渐被间质细胞合成分泌的基质所取代，猪去细 胞主动脉瓣和胶原膜的降解时间分别为10、12周；新形成的瓣叶间质中 含有 1、Ill型胶原、粘多糖和弹力纤维等成分；12周瓣叶表面部分为内 皮细胞覆盖；说明此组织工程心脏瓣叶在形态结构上与正常瓣叶具有相 似性，应用组织工程技术构建组织工程心脏瓣膜是可行的。