利用脂肪干细胞构建组织工程尿道治疗复杂性尿道狭窄研究

各种原因（外伤、炎症等）导致的尿道狭窄是泌尿系统常见病，狭窄部位纤维化后疤痕增生闭锁，导致尿道解剖结构及功能改变，是临床治疗的棘手问题之一。现行各种治疗方法的效果不理想，新型生物材料及组织工程新技术的迅速发展为复杂性尿道狭窄治疗提供了一种新途径。. 本研究首先应用人体内完全降解的新型生物材料制成尿道内支架，支架在几何构型和力学参数等均可完全替代目前应用的金属尿道支架或常规导尿管。其次，分离培养人体脂肪干细胞，利用高分子材料的多孔性特点，种植在生物可降解新型尿道支架上，诱导分化成尿道上皮细胞，研制组织工程化尿道。最后，建立复杂性尿道狭窄的动物模型，植入利用脂肪肝细胞诱导分化的组织工程尿道，在保持尿道通畅的同时，支架逐渐降解，尿道上皮细胞分化生长，重建尿道组织结构及完成功能修复，探讨治疗复杂性尿道狭窄的可能性、安全性，为临床应用奠定理论基础。

本项目按研究计划要点进行了相关研究，完成了任务书所描述课题任务，并取得了相应成果。. 取吸脂术患者皮下脂肪组织，采用酶消化法分离人脂肪干细胞，通过流式细胞学的方法鉴定其表型特征，通过成脂、成骨诱导初步鉴定其分化潜能。 通过Transwell间接共培养法进行脂肪干细胞向尿路上皮细胞的诱导分化。以聚乳酸及Ⅰ型胶原作为基本原料，采用溶剂挥发法及电纺丝方法制作一种新型生物可降解尿道支架材料，将脂肪干细胞与支架材料进行体外复合培养。将携带人脂肪干细胞的新型尿道支架材料植入裸小鼠（4周龄雌性）背部皮下。. 结果显示，脂肪干细胞呈贴壁生长，倒置光学显微镜下呈长梭形，表达间充质干细胞的标志物（CD29，CD44，CD90 以及 CD105），不表达造血干细胞标志物CD31及组织相容性抗原标志HLA-DR, 具有成脂、成骨分化潜能。与尿路上皮的间接共培养7天后，诱导后的细胞形态呈现尿路上皮细胞样，培养14天后，可检测到尿路上皮标志物（CK-18、UP2）在基因转录及蛋白表达水平上调。免疫荧光检测表明，40%~50%的诱导后的干细胞表达尿路上皮标志物。电镜观察支架材料表面呈三维空间结构，由直径约3.44±0.94μm的纤维构成，孔径10.54±3.18μm。支架体外孵育3天，电镜观察发现支架材料表面细胞呈铺展状态，均匀分布于支架表面；Live/dead检测发现材料上生长的细胞90%以上为活细胞。诱导后的人脂肪干细胞能够在裸鼠体内存活达14天，浸润入支架材料的内部，并能够表达尿路上皮的标志物。. 此外，本研究还设计并制造一种定向爆破器具，用于复杂性尿道损伤狭窄造模。该模具制造流程简单、量化、可重复。能够应用实弹在一定距离内对模型的尿道造成火器弹片损伤、冲击波损伤。能够对一定动物模型进行标准化造模，造模过程安全无害。 实验动物尿道损伤后经多种检查证实符合复杂性战创伤尿道损伤标准。