轴突再生在工程血管体内重构中的作用及分子机制

Tissue engineered blood vessels (TEBVs) keeping long time patency needs reconstruction in vivo. The reconstruction process can be influenced by the host microenvironment. Neural factors can regulate the normal vascular remodeling effectively under physiological conditions. It is unclear that whether neural factors can influence the TEBVs reconstruction in vivo and what the mechanisms are. This project is based on these facts: neural regulation including humoral regulation of related neural molecules and direct regulation of nerve fibers growth into; endothelial progenitor cells (EPCs) homing is a key link of vascular grafts reconstruction in vivo; and our group found nerve growth factor promote endothelialization of TEBVs by EPCs homing in process of vascular remodeling. The aim of the project is modifying TEBVs by anticoagulant nano materials controlling the axon guidance molecules release and revealing the rules of TEBVs reconstruction in animals implantation model : (1) the effects and mechanisms of nerve-derived molecules on thrombosis in early stage after TEBVs implanting; (2) the effects and mechanisms of nerve-derived molecules on EPCs homing, stemness maintenance and endothelialization of TEBVs; (3) the processes and regulation mechanisms of nerve fibers influencing smooth muscle growth and inhibition of intimal hyperplasia and calcification by axoplasmic secreted factors after axonal regeneration of TEBVs. This study will clarify the vascular remodeling processes regulated by axonal regeneration in vivo, which will become a new technology and model for research of molecular mechanism on vascular homeostasis and remodeling.

工程血管长期通畅需要在体重构，宿主微环境可影响其重构进程，在生理条件下神经因素可有效调控正常血管重构，是否神经因素能影响工程血管材料体内重构进程及机制仍不清楚。本项目基于神经调控包括神经相关分子的体液调节和神经纤维的直接长入调节，而内皮祖细胞归巢是血管植入材料体内重构的关键环节，以及本课题组神经生长因子促进内皮祖细胞归巢于工程血管显著提高其内皮化促进血管重构重要进展基础上，制备纳米抗凝缓释材料控制轴突导向分子的释放，选用工程血管材料体内植入作为研究模型，揭示工程血管体内重构进程中：（1）神经相关分子对早期血栓形成的影响及机制；（2）神经相关分子诱导内皮祖细胞归巢、干性维持及内皮化的影响及机制；（3）轴突再生后通过轴浆分泌相关因子诱导平滑肌生长、抑制内膜增生及钙化从而影响血管重构进程及调控机制。本研究将明确轴突再生如何调控工程血管体内重构进程，为血管稳态和重构分子机制研究提供新的技术及模型。

血栓形成和炎症问题是影响血管稳态重构的重要因素，对血管的神经重建产生重要影响，在工程血管神经重建前要先保障工程血管保持通畅。本课题主要围绕神经相关分子及轴突再生对工程血管在体内重构进程中的调控问题，对1）神经相关分子对血管植入材料早期血栓形成的影响及机制。2）神经相关分子对血管植入材料诱导内皮祖细胞归巢、干性维持及实现内皮化的影响及机制。3）轴突再生后通过轴浆分泌相关因子诱导正常平滑肌生长、抑制内膜增生及钙化的影响及调控机制。4）筛选小分子药物在糖尿病、心肌梗死等疾病中对血管稳态重构和神经重建的影响等方面进行了研究。通过构建层层自组装的netrin-1修饰小口径工程血管，明确了Netrin-1在工程血管移植早期抗血栓，维持内皮祖细胞干性，促进内皮祖细胞动员和捕获，促进神经轴突再生诱导神经元分泌活性因子等方面的机制和作用。通过设计还原氧化石墨烯（RGO）为载体的仿生酶促反应平台，明确了RGO-酶复合物在工程血管植入早期抑制血小板团聚，减少血栓发生，并促进内皮细胞增殖，保证组织工程血管的通畅的作用。同时，我们筛选到AICAR、丁酸钠（NaB）、红细胞生成素（EPO）等小分子药物，并明确了其在疾病条件下对血管功能的改善作用。本项目研究为改善血管功能进而为血管神经重建提供了思路，为构建功能型神经支配的组织工程血管奠定了基础。本项目成果发表SCI论文11篇，其中5分以上4篇，10分以上2篇。申请相关国家发明专利3项。项目培育国家杰青1名，培养博士生3名，硕士生2名，其中1名博士生获得全军优秀博士论文奖。