组织工程骨神经化作用机理研究

Vascularization and innervation play important roles in the development and function of human tissues and organs. Vascularized and neuralized tissue engineering bone grafts are the essential technology for the successful clinical translation of bone tissue engineering(BTE) strategy. We are the first group in the world to propose the use of vascularization and innervation in the BTE research and have conducted a series of research work, which demonstrated that the implantation of vascular bundles and sensory nerve shared similar effect in promoting the innervation of tissue engineered bone (TEB) as well as bone regeneration. However, the vascular bundles are known to contain nerve fibers as well, thus it remains unknown whether the vascular supply or nerve fibers in the vessel wall is the leading cause to the innervation of TEB as well as the bone regeneration. And what is the mechanism of their respective effect and the interaction among the different innervation strategies.In this study, we will conduct a head-to-head systematic comparative study to investigate the effect of six different innervation strategies on the bone regeneration, which includes the co-implantation of TEB with blood vessels excluding sympathetic nerve, vascular including sympathetic nerve, sensor nerve, motor nerve, conposite of sensor nerve with motor nerve and pure TEB respenctively. And further research the underlying role of the innervation and vascularization in bone regeneration of TEB , facilitating the development of new neuralized BTE strategy.

血管供应及神经支配对人体组织和器官的发生、发育及功能均具有重要的作用；血管化、神经化的组织工程骨构建是其由实验室走向临床的重要环节与关键技术。本课题组在国际上率先提出了组织工程骨的神经、血管化构建理论与策略，通过系列研究揭示了血管束、感觉神经束移植在组织工程骨神经化的形成中具有同等的作用，并可显著促进骨的形成。然而，该血管束富含神经纤维，其神经化作用是血管本身的作用、还是血管壁上的交感神经的作用？不同的促神经化方法，其各自作用及相互作用机理又是如何等？迄今仍是一个未知的科学问题。对此，本课题通过系统对比观察去交感神经血管、含交感神经血管、交感神经、运动神经、感觉-运动神经及单纯组织工程骨植入兔桡骨缺损处，单因素分析组织工程骨神经化的单独及相互作用机理，并进一步探讨组织工程骨神经化和血管化在骨缺损修复中的相互作用机理。该研究可揭示组织工程骨神经化形成的机理，并提供最佳的神经化构建方法。

项目背景：血管供应及神经支配对人体组织和器官的发生、发育及功能均具有重要的作用；血管化、神经化的组织工程骨构建是其由实验室走向临床的重要环节与关键技术。本课题组在国际上率先提出组织工程骨神经、血管化构建理论与策略，通过系列研究揭示了血管束、感觉神经束移植在组织工程骨神经化的形成中具有同等的作用，并可显著促进骨的形成。然而，该血管束富含神经纤维，其神经化作用是血管本身的作用、还是血管壁上的交感神经的作用？不同的促神经化方法，其各自作用及相互作用机理又是如何？迄今仍是一个未知的科学问题。.研究内容：通过对比观察去交感神经血管、含交感神经血管;感觉神经、血管束与单纯组织工程骨植入兔桡骨缺损处，单因素分析组织工程骨神经化的单独及相互作用机理，并进一步探讨组织工程骨神经化和血管化在骨缺损修复中的相互作用机制。.重要结果：.1.成功构建家兔股动脉局部去交感神经模型（6羟多巴法和显微外科方法）。.2.建立神经示踪技术评价组织工程骨感觉神经化的方法。.3.证明感觉神经植入组织工程骨可以促进组织工程骨的神经化和成骨过程，提高CGRP的表达。.4.将去交感神经血管和普通血管束植入组织工程骨发现两者在12周时对于成骨的促进作用无统计学差异，但均优于单纯组织工程骨组。.5. 对比研究感觉神经、血管束对组织工程骨的成骨、血管化、神经化三方面促进作用的不同发现血管束植入组织工程骨在4、8、12周时间内其血管化和神经化效果要略微优于感觉神经植入组，而两者促成骨效果没有显著差异。.科学意义：初步揭示了组织工程骨成骨和神经化过程中血管和神经的作用机制。证明血管束植入组织工程骨血管化和神经化效果要优于感觉神经植入。证明了CGRP在感觉神经促组织工程成骨和神经化中的关键作用。证明去除血管外膜的交感神经对组织工程的成骨作用在植入后12周没有影响。为深入研究组织工程骨成骨和神经化以及血管化的机制奠定了基础。为组织工程骨的临床转化提供重要的理论支撑和方法借鉴。