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【研究背景】 女性盆底功能障碍性疾病(Pelvic floor dysfunctional diseases,PFD)的发病率逐年升高,是中老年妇女的常见疾病,经产妇有将近50%会发生盆腔脏器脱垂(Pelvic organ prolapse,POP)。随着世界各国特别是发达国家人口老龄化日趋严重,盆底功能障碍性疾病越来越引起人们的重视。女性POP患者中11%需要手术治疗,并且30%需要再次手术。为降低POP术后复发率,运用合成补片及生物补片对盆底进行修复逐渐增加。 聚丙烯网片是合成补片的代表,采用聚丙烯网片的全盆底重建手术术后治愈率明显高于传统手术,但由于人工合成网片的盆底重建手术存在术后阴道壁柔软性差、网片的侵蚀率高(2%-29%),以及性交痛等相关并发症。而采用生物补片的全盆底重建手术具有较好的生物相容性,术后阴道壁柔软性较好、补片侵蚀率低、并发症少等,且植入人体后的降解周期与诱导周围组织再生能力的矛盾影响其远期治疗效果。因此,应用组织工程学方法构建组织工程补片,利用干细胞在体内的增殖、分化潜能,使盆底组织再生,有望提高生物补片的远期疗效。种子细胞的选择是组织工程学的关键。脂肪源性干细胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)来源于脂肪组织,具有多项分化潜能、促进组织生长、旁分泌及免疫调节等功能。区别于胚胎干细胞与骨髓源性干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BM-MSCs),ADSCs具有如下优点: 1)取材方便,来源丰富; 2)无伦理问题; 3)体外培养扩增容易; 4)分化能力与年龄无关。 ADSCs作为种子细胞,是构建组织工程补片的最佳选择。 本课题利用大鼠ADSCs载入生物补片,构建大鼠ADSCs-生物补片复合物,体外实验检测其生物相容性,并将复合物植入大鼠阴道粘膜下组织中,观察大鼠ADSCs对不同的生物材料在局部组织中的炎性反应、血管生成、胶原合成的影响,为盆腔器官脱垂手术新型的生物组织工程学材料的研发提供实验数据。 【研究目的】 1.大鼠ADSCs载入脱细胞猪心包膜(acellular porcine pericardium,APP)和脱细胞牛心包膜(acellular bovine pericardium,ABP)形成新型的组织工程补片,观察APP和ABP与大鼠ADSCs在体外的生物相容性。 2.构建大鼠阴道粘膜下植入ECM模型,横向比较APP和ABP在体内的生物相容性,观察ADSCs对APP和ABP植入局部组织的炎性反应、血管生成及胶原合成的影响,探讨新型的干细胞-生物补片复合材料用于盆腔器官脱垂手术的可行性。 【研究方法】 1.取雌性大鼠(180±20g)腹股沟脂肪垫,经过酶消化分离获取ADSCs。第3代ADSCs悬液,滴注在APP和ABP的浆膜层和纤维层,培养7天后,扫描电镜观察ADSCs的生长状况。 2.构建雌性去势大鼠(200±20g)阴道粘膜下补片植入模型。将脱细胞猪和牛心包膜、复合ADSCs的脱细胞猪和牛心包膜植入大鼠阴道粘膜下,在SPF级条件下饲养30天。大鼠处死后取材,进行HE染色、Masson三色染色及CD34免疫组织染色,分析炎症反应、胶原含量及新生血管数量的变化。 【结果】 1.脱细胞猪和牛心包膜的微观结构:扫描电镜显示,APP纤维层纤维丝细微,呈小股结合,散开分布,表面参差不平,高低落差明显。ABP纤维层纤维丝结股,并行排列,结构致密,表面较平整。APP浆膜层纤维丝结成致密的网状结构,网孔细小,表面平滑。ABP的坚韧与微观结构所见一致。ABP浆膜层与APP类似。 2. ADSCs在两种AP上的形态及分布特征:ADSCs载入APP和ABP体外培养1天后,扫描电镜下见APP和ABP表面均有大量ADSCs粘附和增殖,ADSCs形态大部分呈纺锤体样,少量呈成纤维细胞样,部分融合生长;ADSCs载入APP和ABP体外培养7天后,ADSCs形态大部分已呈成纤维细胞样,细胞膜突触丰富,伸出伪足爬行于材料表面,大部分ADSCs融合生长。APP与ABP的浆膜层表面平滑,而ABP的纤维层较平整,ADSCs呈水平分布。APP的纤维层,ADSCs细胞随纤维绒毛散在、落差分布。 3.成功构建雌性去势大鼠阴道粘膜下生物补片植入模型。该模型构建方法简易,成模率高,达100%,未见感染、血肿、排斥等并发症。 4.建模后饲养30天后,大体标本观察:补片无侵蚀及挛缩,透过阴道粘膜仍可见植入的AP形态完整,触摸补片植入局部组织柔软度APP比ABP更佳,而ABP材料坚韧,异物感明显。两种AP材料周围均可见结缔组织包被。 5.建模后饲养30天后,标本组织学分析: 5.1、HE染色:除对照组外,各组材料周围可见纤维结缔组织包被,均可见炎症细胞浸入,且炎症细胞以淋巴细胞为主,少量成纤维细胞,偶可见中性粒细胞。 5.2、各组间巨噬细胞及异物巨细胞计数的比较:APP组、ABP组、APP+ADSCs组与ABP+ADSCs组巨噬细胞及异物巨细胞计数分别为:13.85±6.04/5HPFs、5.84±3.27/5HPFs、4.08±3.05/5HPFs、1.15±0.64/5HPFs。APP组与ABP组、APP组与APP+ADSCs组、ABP组与ABP+ADSCs组比较,局部炎症细胞浸润明显增加,巨噬细胞及异物巨细胞计数明显增加,材料降解明显(P<0.05)。APP组与ABP组比较,APP组炎症细胞浸润明显高于ABP组,巨噬细胞及异物巨细胞计数明显增加,APP较ABP降解更明显(P<0.05)。 5.3、各组间血管密度的比较:APP组、ABP组、APP+ADSCs组与ABP+ADSCs组CD34免疫组化染色血管密度分别为:6.15±1.48/5HPFs、8.0±2.755/HPFs、6.2±1.585/HPFs、6.4±1.40/5HPFs。各组间血管密度无显著差异(P>0.05)。 5.4、各组间胶原含量的比较:Masson三色染色APP组可见图片中大量红色,绿色胶原含量明显减少,APP组、ABP组、APP+ADSCs组与ABP+ADSCs组胶原含量分别为:0.127±0.014mm2、0.169±0.012mm2、0.151±0.003mm2、0.161±0.017mm2。APP组与ABP组及APP+ADSCs组比较,均有统计学差异(P<0.05)。ABP组与ABP+ADSCs比较,无统计学差异(P>0.05)。 【结论】 1.大鼠阴道粘膜下植入ECM模型,操作简易,成模率高,是研究盆底重建手术辅助材料较好的动物模型。 2. APP和ABP对ADSCs具备良好的生物相容性,可以作为ADSCs投递系统的载体。 3. APP与ABP比较,炎症反应及异物反应重,材料降解明显,生物相容性较ABP材料差,但其机制及远期结果有待更进一步的实验。 4. ADSCs可以调节生物材料植入部位的炎症反应及异物反应,可能对生物材料的降解有减缓作用,而其对生物材料植入部位的血管生成及胶原分泌的影响需进一步的研究。