第六章TendonTissueEngineeringppt.pptVIP

肌腱组织工程(Tendon Tissue Engineering) 主 要 内 容 种子细胞 细胞因子 支架材料 组织工程化肌腱的构建及检测 研究表明，体外培养扩增的MSCs在体内可定向向肌腱细胞分化，这可能是体内组织的微环境中含有不同的因子促进MSCs向肌腱细胞谱系分化。 研究均显示出MSCs与胶原基质混合应用的优点，提示在腱切口处输入MSCs能够显著提高肌腱愈合强度和修复组织的生物力学性质，并且不会改变组织的微观结构。 支架材料 理想的组织工程支架材料能起到临时的细胞外基质(extracellular matrix , ECM)的作用，必需具有一定的机械强度、孔隙度及吸水率，可降解，适合种子细胞吸附及增加细胞增殖，并对种子细胞的目的功能不产生负面影响，具有良好的生物相容性等特性。 动物的肌腱，经组织工程学的方法处理脱去肌腱细胞，获得天然的细胞外基质胶原支架，其抗原性大为降低。 将异体肌腱进行冷冻干燥处理，明显降低了组织的抗原性，而且经过水合后仍然保留肌腱的基本结构和酶的活性，其力学特性未改变，移植后组织修复能力同自体肌腱。 组织工程化肌腱的构建 目的: 获得人工活性肌腱——种子细胞及细胞外基质的装配 构建要求： 体外，支架材料必需有足够的孔隙来附着种子细胞； 体内，必须尽可能少地对细胞及周围组织产生毒性反应。 基质支架必须允许细胞滞留并可以传递有活性的细胞到达 修复部位。 组织工程化肌腱的构建 用葡糖胺聚糖胶原作为支架复合自体肌腱细胞修复跟腱,12周后无论在大体形态还是生物力学上，都令人满意。 Ouyang等用多聚丙乙交酯复合骨髓干细胞修复兔跟腱，8周后组织学观察发现修复组织似正常跟腱，12周后修复跟腱的康复达到正常跟腱的87%，并且多聚丙乙交酯支架已部分吸收。 组织工程化肌腱的构建 组织工程化肌腱的体外构建 天然机体细胞是在机体提供的复杂环境中生长的，其中应力或应变的作用极大地影响这些细胞的结构、形态和功能。 三维培养细胞可以增大细胞与支架材料的有效附着面积，增加细胞增殖率，同时保证每个细胞充分的营养和代谢产物的排出；而通过细胞附着的支架材料的变形可以使细胞受到应力作用。 因此在特定应力环境下对细胞进行三维培养成为种子细胞培养的一个颇受关注的研究方向。 研究发现动态应力对于刺激肌腱细胞增殖和细胞外基质的排布起重要作用，而且这种作用与应力持续的时间有关。 周期性应力可促使肌腱细胞分泌IL-6显著增长，并由此引起细胞的明显增殖。以肌腱细胞和PGA支架在体外构建组织工程化肌腱，在实验组施加周期性的应力，在对照组中未施加应力，结果发现实验胶原纤维束和肌腱细胞排列较对照组规则，残留PGA也较对照组少，说明施加周期性的应力更有利于肌腱组织的形成。 组织工程化肌腱的检测 目前，鸡的第三趾(最长趾)的缺损、大鼠的跟腱缺损常用作人类屈指肌腱损伤的模型，兔的跟腱缺损常用作人类跟腱缺损模型，而羊、牛等大动物的膝关节韧带缺损也常用作人类前后交叉韧带撕裂的模型。 除了关节活动度外，只有很少的方法可以检测到人体肌腱及韧带修复后的功能恢复情况。 腱细胞生长密集部位 腱细胞生长稀疏部位 人MSCs成层状覆盖于人发表面 ×1000 组织工程化肌腱植入后12周，HHK部分被降解 * * 肌腱和韧带由束状致密结缔组织组成，能介导正常的关节运动及维持关节的稳定。肌腱及韧带损伤后的瘢痕愈合或根本不愈合，常导致明显的关节功能丧失。随着对肌腱及韧带愈合机制的进一步研究，发现其愈合方式非常复杂，且有多种细胞及生长因子参与其中。 近年来，随着组织工程技术的发展，组织工程化肌腱为修复肌腱缺损开辟了一条新途径。 种子细胞 成熟机体细胞 间充质干细胞 肌腱细胞 皮肤成纤维细胞 肌腱细胞 1971年，Jimenez 等体外培养鸡胚腱细胞获得成功 2002年，张兆峰等发现传至第 5 代后，细胞形态发生明显改变，细胞增 殖能力显著减弱，胶原分泌明显减少 第1代 第7代 第5代 第10代 倒置显微镜下观察 体外培养的鸡胚腱细胞 ×100 自体，取材创伤大，数量难以满足要求 骨髓间充质干细胞 1998年，Young 等利用自体骨髓间充质干细胞吸附于胶原凝胶修复肌腱 1999年，Ouyang 等利用自体骨髓间充质干细胞吸附于PLGA上修复兔肌腱 2002年，本课题组利用BMP12基因修饰骨髓间充质干细胞诱导其向腱细胞 分化 2005年，Dressler 等取不同年龄的兔自体 MSCs 回植修复肌腱 自体，免疫原性低，增殖能力强 分化的多能性——不确定性， 诱导分化条件有待优化完善 骨髓间充质干