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研究目的:研究单纯生物支架、脂肪干细胞(adipose stem cells,ASCs)及其细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)复合生物支架三种策略用于促进膀胱再生血管化的可行性及相关机制。研究内容:制备和评测双层壳聚糖支架、种植有大鼠ASCs的膀胱脱细胞基质(bladder acellular matrix graft,BAMG)-丝素蛋白(silk fibroin,SF)复合支架、包裹有人ASCs-EVs的BAMG-水凝胶-SF网复合支架。在大鼠膀胱扩大术模型上评价用上述生物支架修复后膀胱形态学、组织学和功能学再生情况,并围绕SDF-1α/CXCR4信号通路探索血管化的具体机制。研究方法:首先,检测双层壳聚糖力学性能,评价应用该生物支架进行膀胱扩大术后21天和70天大鼠膀胱形态学、组织学和功能学恢复情况。初步探索该生物支架促进膀胱再生血管化与SDF-1α/CXCR4信号通路的相关性。其次,检测种植有大鼠ASCs的BAMG-SF复合支架力学性能和细胞相容性,评价应用该生物支架进行膀胱扩大术后2周、4周和12周大鼠膀胱形态学、组织学和功能学恢复情况。进一步探索该生物支架促进膀胱再生血管化与SDF-1α/CXCR4信号通路及其下游信号分子的关系。最后,在体外验证人ASCs-EVs促进血管化作用和相关机制。如上所述评价包裹有人ASCs-EVs的BAMG-水凝胶-SF网复合支架进行膀胱扩大术的可行性,并从体内验证SDF-1α/CXCR4信号通路在该生物支架促进膀胱再生血管化中的作用。研究成果:术后70天,双层壳聚糖支架提高新生血管密度,促进膀胱平滑肌再生和功能恢复。该支架促进膀胱再生血管化作用与SDF-1α/CXCR4信号通路有关。种植有大鼠ASCs的BAMG-SF复合支架提高再生膀胱血管密度,抑制局部纤维化和炎症反应,促进功能恢复。该生物支架通过ASCs旁分泌作用激活SDF-1α/CXCR4信号通路增强VEGF介导的血管化。包裹有人ASCs-EVs的BAMG-水凝胶-SF网复合支架提高再生膀胱血管化密度和直径,抑制局部纤维化和炎症反应,使膀胱功能恢复接近正常水平。结合体外研究结果,该生物支架通过激活SDF-1α/CXCR4信号通路上调下游ERK 1/2磷酸化增强VEGF介导的血管化。研究结论:双层壳聚糖支架、BAMG-SF支架复合大鼠ASCs、BAMG-水凝胶-SF网支架复合人ASCs-EVs都可以通过激活SDF-1α/CXCR4信号通路促进膀胱再生血管化。