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华中科技大学
博士学位论文
间充质干细胞联合复合支架构建组织工程瓣膜的研究
姓名:洪昊
申请学位级别:博士
专业:外科学(胸心外科)
指导教师:董念国
20090501
华中科技大学博士学位论文
间充质干细胞联合复合支架
构建组织工程瓣膜的研究*

博士生洪昊
导师董念国教授

中文摘要
第一部分组织工程瓣膜种子细胞的研究

目的: 采用间充质干细胞(MSCs)构建组织工程心脏瓣膜(TEHV),并对 MSCs
的细胞生物学,及所构建 TEHV 的生物学和生物力学性能进行研究。
方法: 分离培养大鼠 MSCs 和肌成纤维细胞,进行细胞鉴定后分别种植于去细胞猪
主动脉瓣叶支架上,然后在体外培养 14 d 构建 TEHV,并分别做为实验组 A
和 B。对 MSCs 的细胞生物学,及两组 TEHV 的生物学和生物力学性能进行
检测。
结果: MSCs 表达 CD29 (%)和 CD44 (%)。免疫组化和荧光染色检测显示
MSCs 的 Vimentin 染色均为阳性,部分 MSCs 的α-SMA 染色阳性。实验组 B
的α-SMA、MMP-13 和 TIMP-1 mRNA 表达均高于实验组 A(P<),而 LOX
蛋白含量和 LOX mRNA 表达均低于实验组 A(P<)。两组 TEHV 的形态
学结构相似。实验组 A 支架上 MSCs 的 Vimentin 染色均为阳性,部分 MSCs
的α-SMA 染色阳性。两组 TEHV 的 DNA 和羟脯氨酸含量,最大负荷、最大
应力、最大应变和弹性模量的差异无统计学意义(P>)。

* 本研究承蒙国家自然科学基金项目(C30371414,C30571839)资助
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结论在采用 MSCs 体外构建 TEHV 过程中,其细胞生物学性能与肌成纤维细胞相
比存在差异,而两者所构建 TEHV 的生物学和生物力学性能相当。这说明
MSCs 构建的 TEHV 并没有在性能方面体现出明显的优势。有必要通过其他
方法,对 MSCs 构建的 TEHV 性能加以改善。

第二部分 bFGF 调控组织工程瓣膜构建的研究

目的: 探讨碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)对 MSCs 构建的 TEHV 的生物学和
生物力学性能的影响。
方法: 分离培养大鼠 MSCs,种植于去细胞瓣叶支架上。将支架置于含 10 ng/ml bFGF
的培养液中,培养 14 d 构建的 TEHV 做为实验组 A。实验组 B 除培养液中
不添加 bFGF 外,其余同实验组 A。实验组 C 为大鼠肌成纤维细胞构建的
TEHV。对 MSCs 的细胞生物学,及各组 TEHV 的生物学和生物力学性能进
行检测。
结果: 实验组 A 和 C 的α-SMA、MMP-13 和 TIMP-1 mRNA 表达的差异无统计学
意义(P>),但均高于实验组 B(P<)。实验组 A 和 C 的 LOX 蛋白
含量和 LOX mRNA 表达的差异无统计学意义(P>),但均低于实验组 B
(P<)。实验组 A 支架的再细胞化程度明显优于实验组 B 和 C;DNA 和
羟脯氨酸含量高于实验组 B 和 C(P<)。各组 TEHV 生物力学性能的差
异无统计学意义(P>)。
结论: 在采用 MSCs 联合 bFGF 体外构建 TEHV 过程中,通过 bFGF 的调控作用,
可以使 MSCs 的表型特性、基质金属蛋白酶及其抑制物的表达增强,达到与
肌成纤维细胞相当的水平;可以使 MSCs 的 LOX 蛋白和基因表达降低,达
到与肌成纤维细胞相当的水平;可以提高 TEHV 的生物学性能。但 bFGF 改
善 TEHV 生物力学性能的作用不明显。

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第三部分组织工程瓣膜复合支架的研究

目的: 采用静电纺丝技术制备复合支架,然后在支架上种植 MSCs 构建 TEHV,并
研究复合支架对 TEHV 的生物学和生物力学性能的影响。
方法: 分离培养大鼠 MSCs 和肌成纤维细胞。实验组 A 为猪主动脉瓣叶经去细胞处
理后,在其表面涂铺采用静电纺丝技术制备的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-
羟基丁酸酯)(P3/4HB)纤维膜,构建复合支架。实验组 B 和 C 为去细胞猪
主动脉瓣叶支架。在实验组 A 和 B 的支架上种植 MSCs,在实验组 C 的支架
上种植肌成纤维细胞,各组均在体外培