摘要血管生成在组织损伤修复的过程中起着非常重要的作用。新生血管为细胞增殖和组织修复提供营养和氧离子。血管的生长分化是一个动态化的复杂过程,时间和空间上受多种信号分子、细胞外基质、间充质细胞的严格调控。近来的研究发现内皮细胞参与血管生成,并且内皮细胞在血管生成过程起着十分重要的作用。内皮细胞上各因子的表达升高或降低可以促进或抑制血管生成。内皮细胞成分复杂,其中Perlecan和VEGF-165是与血管生成关系密切的主要成分。<br> Perlecan是基底膜上和细胞间质中最主要的基底膜蛋白多糖,是一种大分子多结构域的细胞外基底膜蛋白多糖,是脊椎动物最大的单链多肽分子之一。Perlecan的蛋白核心结构分为五个区域,这五个区域分别与相应物质的形成有关,还可以在组织生长、重塑、肿瘤生长过程中改变多肽链的形态从而最大化的发挥各自的作用。Perlecan存在于大部分的细胞外基质(ECM)和基底膜上,参与调节血管生成,具有储存、保护、加强血管生长因子的功能,在调节血管生物学行为和组织损伤修复过程中具有很重要的作用。Perlecan参与血管生成过程,新形成的血管周围可以检测到Perlecan的高水平表达。<br> 血管内皮生长因子(VEGF-165)是最先发现的血管内皮生长因子,被认为是血管生长因子家族最典型的代表,它的主要特征是对血管内皮细胞起调控作用,广泛存在于血管内皮。VEGF-165的发现改变了血管生成领域的研究,能直接诱导血管内皮生长,同时VEGF-165还可以和基底膜蛋白多糖的硫酸乙酰肝素链结合促进血管生成。<br> 聚乳酸(polylactic acid,PLA)是目前最常采用的构建组织工程血管的支架材料。OPLA支架是由D,D-L,L聚乳酸形成的复合支架,复合支架本身的三维多孔结构和连通性有利于细胞的粘附、迁移、增殖,具有优良的可降解性,可塑性,良好的生物相容性,有利于营养物质的传递和支架的血管化,因此我们采用这种支架和Perlecan、VEGF-165相结合的方法,发挥各自的优势,在体研究促进血管生成效果。<br> 本课题将提纯的Perlecan和VEGF-165植入小鼠体内,促进局部血管生成,具有仿生性,可以模拟自身血管生成过程。本实验的目的在于观察重组生物材料在具有正常排异反应的小鼠体内的生物相容性,并分别定性、定量分析复合支架的促血管生成情况,这样不仅可以改进现有生物材料和组织工程支架的性能,还很有可能成为一种治疗血管损伤、促进血管改型的有效手段,为临床应用进一步提供准确的理论参数。基于此,本研究将致力于研究复合支架的促血管生成性能,使该重组复合材料具有更深远更广泛的实用价值。<br> 吴丹已经证实Perlecan的制备和纯化过程的可靠性以及Perlecan与VEGF-165结合的稳定性和特异性,本实验鉴于之前的研究成果进一步进行,研究内容如下:<br> 1.小鼠体内重组材料促血管生成的定性分析<br> 采用由D,D-L,L聚乳酸形成的复合支架OPLA,OPLA具有多孔小平面结构,有利于各种因子的吸附。支架分为无处理组和处理组,处理组为:表面吸附 VEGF-165的聚乳酸复合支架、表面吸附有Perlecan的聚乳酸复合支架、表面吸附有Perlecan+ VEGF-165的聚乳酸复合支架;无处理组为OPLA支架。复合支架植入小鼠体内,在特定时间点取出植入材料,HE染色,观察促血管生成情况,定性分析重组支架的促血管生成效果。我们发现:随时间延长OPLA支架逐渐降解,与周围组织有良好的生物相容性,复合支架内部血管长入逐渐增多,管径增大,管壁增厚,血管逐渐成熟,血管伴随组织逐渐深入支架内部;支架吸收严重。各组都可观察到血管生成,从HE染色切片上可观察到处理组的血管生成较多,尤其是OPLA+Perlecan+VEGF-165组最多。<br> 2.小鼠体内重组材料促血管生成的定量分析<br> 通过血管生成的定量分析,发现对照组在整个实验过程中微血管密度(MVD)增长最缓慢。OPLA+VEGF-165组在1周时与对照组差异不明显,2周时增速迅速增大,MVD几乎是对照组的两倍,与OPLA+Perlecan组没有明显统计学差异;但第3周时,OPLA+VEGF-165组MVD与对照组已无显著性差异,与 OPLA+Perlecan组、OPLA+VEGF-165+Perlecan组差异具有统计学意义,血管生成速度明显减慢;4周、6周、8周时OPLA+VEGF-165组MVD与OPLA+Perlecan组、OPLA+Perlecan+VEGF-165组差异具有统计学意义,说明VEGF-165在2周时释放较快,促血管生成作用在2周时达到高峰。OPLA+Perlecan组与OPLA+Perlecan+VEGF-165组在1周时MVD差异不明显,2周差异有统计学意义,3周时差异变小,但明显高于对照组,说明虽然 Perlecan可以很好的促进血管生成,结合了VEGF-165的Perlecan促血管发生作用更强,同时从另一个侧面说明了VEGF-165在2周时释放较快。OPLA+Perlecan+VEGF-165组的MVD均高于OPLA+Perlecan组,1周时,两组间差异无统计学意义;2周时前者MVD明显高于后者,推测是因为此时 VEGF-165在发生很明显的促血管生成作用;4周、6周、8周时OPLA+Perlecan+VEGF-165组的MVD均明显高于OPLA+Perlecan组,说明虽然 VEGF-165本身在2周时释放较快,但与Perlecan结合后,可调节VEGF-165使其持续释放,促血管生成作用也随其调控持续发挥。任何时间点,OPLA+Perlecan+VEGF-165组MVD均高于另外两个处理组,说明三者结合可协同促进血管生成。
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