巨噬细胞在人工血管组织再生中的作用机制研究

Macrophages are key cells involving in the regeneration of artificial vascular grafts, and their behaviors directly affect the subsequent process of regeneration. Macrophages with diverse origins and distinct phenotypes have different functions. It is essential to elucidate the role of macrophages on the regeneration process of vascular tissue after in situ implantation for the design of a new type of artificial blood vessel with good performance. In this present project, we will construct vascular scaffolds utilizing the tissue engineering strategy by pre-seeding macrophages with different origins and phenotypes to investigate the role of macrophages in endothelialization, smooth muscle cell regeneration and vascularization. To further elaborate the influence of these cells on endothelial cells and smooth muscle cell regeneration，1) we use genetic lineage tracing technique to trace the distribution and fate of macrophages from bone marrow and peritoneal in the regeneration process of vascular grafts in situ to investigate whether or not the macrophages directly participate in the vascular regeneration through differentiation pathway. 2) we try to investigate by in vitro and in vivo experiments whether or not the macrophages participate in the vascular regeneration process through controlling the recruitment and differentiation of adventitial stem cells by paracrine pathway . The aim of this project is to establish a new theory on the regeneration of vascular grafts mediated by macrophages and offer new way and criteria for designing and fabricating the new artificial vascular grafts which are capable of inducing the tissue regeneration.

巨噬细胞是参与人工血管组织再生的关键细胞，其行为直接影响着人工血管后续组织再生过程。巨噬细胞来源不同、表型不同，其作用不同，阐明巨噬细胞在人工血管原位植入后组织再生过程中的作用规律以及其背后作用机制，对于设计由免疫调控介导的新型人工血管具有重要指导意义。本项目拟利用组织工程手段制备负载不同来源、不同表型巨噬细胞的组织工程血管，考察巨噬细胞对人工血管内皮、平滑肌以及血管化再生的作用及规律；进而利用遗传谱系追踪技术分别体内追踪骨髓来源巨噬细胞与腹腔巨噬细胞在人工血管组织再生过程中的分布及命运，考察其是否通过分化途径参与血管细胞的再生；同时我们利用体内外实验，考察巨噬细胞是否通过旁分泌调控血管外膜干细胞的募集与分化的间接途径实现促血管组织再生。拟通过本项目的研究，建立巨噬细胞调控再生的新理论，为指导设计诱导组织再生的新型人工血管提供新思路。

巨噬细胞是参与人工血管组织再生的关键细胞，其行为直接影响着人工血管后续组织再生过程。巨噬细胞来源不同、表型不同，其作用不同，阐明巨噬细胞在人工血管原位植入后组织再生过程中的作用规律以及其背后作用机制，对于设计由免疫调控介导的新型人工血管具有重要指导意义。本项目通过调控静电纺丝的双层结构，通过调控静电纺丝制备参数，制备获得外粗里细、均一粗、均一细、外细里粗的四种人工血管，并利用大鼠颈总动脉人工血管替代模型考察人工血管再生效果，结果发现血液细胞或外周细胞对平滑肌细胞再生作用不同：利用组织工程手段制备负载M0, M1,M2不同表型巨噬细胞的组织工程血管，考察巨噬细胞对人工血管内皮、平滑肌以及血管化再生的作用及规律；同时我们考察巨噬细胞是否通过旁分泌调控血管外膜干细胞的募集与分化的间接途径实现促血管组织再生。基于人工血管组织再生新机制的研究成果，项目从调控巨噬细胞活性、以及解决人工血管钙化问题方面，研究设计了三种新型人工血管。具体包括：a，基于生物正交反应与糖代谢工程开发了可实现巨噬细胞原位快速细胞化的人工血管；b，鱼鳔基抗钙化性能优良的新型心血管生物材料；c，基于Cu-MOF的新型可控释放一氧化氮（NO）的人工血管。本项目的实施，证明了巨噬细胞在人工血管组织再生中的重要作用，尤其是对于平滑肌组织再生，巨噬细胞具有积极的促进作用；同时也发现材料快速降解可以促进人工血管组织再生，但容易引发钙化。人工血管的设计与制备过程中，钙化问题需引起重视。另外，研究过程中，开发出新的可作为人工血管应用的新材料-鱼鳔材料，并证明鱼鳔材料具有良好抗钙化性能。本项目的实施，为人工血管研究领域提供了新的理论基础，同时也提供几种人工血管制备的新策略。