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瓣膜病在先天性心脏病的患儿中占有一定的比例,瓣膜置换术是此类疾病的最终治疗办法。现今用于临床的瓣膜置换物有机械瓣和同种异体瓣膜两大类。虽然此两种瓣膜在临床研究上已经取得了长足的进展,但仍有很多问题限制了两者在临床的长期应用。因此,对心脏瓣膜的组织工程学研究是心脏外科领域的重大课题。
组织工程心脏瓣膜主要包括种子细胞的选择、瓣膜支架的制备、体外的联合培养以及在临床上应用的研究。种子细胞的选择是瓣膜组织工程的首要问题,也是研究的热点。以往的研究主要集中在自体血管的壁细胞和内皮祖细胞,由于各自的缺陷,限制了其在研究中的应用。如今研究较多的是各种干细胞的诱导分化,例如胚胎干细胞和骨髓干细胞的诱导分化;而骨髓干细胞以其容易获取、多向分化、增殖迅速等优点成为了当今种子细胞研究的热点。
本研究利用人的骨髓血,采用密度梯度离心法获取骨髓间充质干细胞(BMSCs),经过贴壁培养和传代,获取纯化的BMSCs。而后,在含有内皮细胞生长因子(VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(Bfgf)的DMEM培养基中进行诱导分化,使BMSCs向血管内皮细胞的方向分化。通过形态学观察和细胞生长曲线的绘制来观察细胞生长状态,免疫细胞化学染色和流式细胞术检测内皮细胞特有的表面标记抗原CD31、CD34和Ⅷ因子。通过本实验可以说明骨髓干细胞具有向内皮细胞分化的潜能,为其应用于组织工程心脏瓣膜提供依据。
材料和方法:
1研究对象
骨髓血标本来源于临床心脏外科住院手术病人,无骨髓造血性疾病,半年内未进行过放疗或化疗。
2实验方法
2.1骨髓血采集:
在病人家属及病人知情同意后,手术室内取右侧骼前上棘为穿刺点,消毒铺巾后,行骨髓穿刺术,抽取骨髓血5ml。注射器预先用2ml浓肝素钠湿润,以便抗凝。在低温下转运至实验室,以保持细胞活力。并注意无菌操作以避免污染。
2.2标本制备:
在无菌的条件下,利用密度梯度法对细胞进行分离培养。之后接种于25ml的培养瓶中,3天之后首次换液.直到细胞生长至铺满整个瓶底的80%-90%时进行第一次传代,以1:2-1:3的比例接种于培养瓶中。待细胞传代至第3代时,用含有VEGF、Bfgf的培养基进行诱导分化,换液时间和方法同前。在不同的时间对细胞的生长状态进行观察,记录细胞形态的变化、绘制细胞生长曲线。
2.3实验测定:
细胞诱导后大约20天时进行免疫细胞化学染色和流式细胞术检测,检测内容为CD31、CD34、Ⅷ因子(内皮细胞特征性标记抗原)。
结果:
1接种初期BMSCs形态是短梭形的,等细胞生长一定的天数之后,细胞逐渐的增大成长梭形或者是纺锤形。原代的细胞生长成巢状或者是旋涡状,而传代之后的细胞则成排列状生长,细胞形态和原代的相比变化不大。加入诱导培养液培养数天之后,细胞的形态逐渐的变短,渐渐的由梭形变化成为了不规则形态,最终演变成了铺路石样,而这种细胞形态是内皮细胞的特征性形态。
2免疫细胞化学染色显示内皮细胞的特征性抗原CD31、CD34、Ⅷ呈阳性。
3流式细胞仪检测结果显示CD31阳性表达率为86.9%,Ⅷ因子阳性表达率82.5%,CD31/Ⅷ双阳性率为70.9%。
结论:
1 BMSCs是一种具有多项分化能力的干细胞;
2在内皮细胞生长因子和碱性成纤维细胞因子的诱导下骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞方向分化;
3骨髓间充质干细胞是组织工程心脏瓣膜理想的种子细胞。