快速跨壁内皮化组织工程血管移植物的构建及移植研究

Low patency is the common shortcoming of artificial vessels for transplantation. A major reason is due to the deficiency of lumen endothelium in the grafts, which can be resolved by fabricating tissue-engineered vascular grafts (TEVG) with rapid endothelialization of lumen. Most recently, transmural endothelialization has been suggested as the primary mechanism of TEVG endothelialization, which includes foreign body responses-inducing angiogenesis in pores within graft wall, and capillary opening to lumen followed by confluency of endothelial cells. The slowly lumen confluency is hypothesized due to the dense fibrin in lumen inhibiting the opening of mural capillary to the lumen. The present study tries to fabricate a TEVG with rapidly transmural endothelialization. Porous conduits would be formed by salt-leaching of poly(glycerol sebacate)(PGS), a fast-degrading elastomer. Then the conduits will be subcutaneously implanted and subsequently ex vivo perfused with pulsatile flow in a bioreactor. Since there is no fibrinogen in medium, lumen endothelialization will be rapidly realized. Then the grafts with transmural endothelium will be autologously transplanted for infrarenal aorta in rats. The patency will be improved. Meanwhile, pulsatile flow will promote the remodeling response and mechanical characters, further improve the integration of grafts with native vessels. The present study will provide an alternative method for lumen endothelialization of TEVG.

通畅性不高是当前人工血管的共性问题，管腔内皮化不足是重要原因，构建快速内皮化的组织工程血管移植物（TEVG）是主要方向。最新研究提示跨壁内皮化可能是TEVG移植后内皮化的主要方式，其是由异物反应引起的管壁血管新生以及毛细血管开口入腔内皮汇聚两阶段组成。毛细血管入腔是跨壁内皮化的限速环节，有推测是腔面的致密纤维蛋白层阻碍所致，但缺乏直接证据。课题采用快降解材料聚葵二酸-丙三醇酯（PGS），通过盐模滤沥法构建多孔PGS管，经大鼠皮下埋植后管壁出现血管新生，取出后进行离体脉冲灌流，由于缺少纤维蛋白，管腔可快速形成内皮，动脉移植后，可明显提高通畅性。脉冲灌流也可改善移植物机械特性和结构重建，利于移植后功能恢复。本课题提供了快速跨壁内皮化TEVG的构建方式，还结合双轴喷头打印含内皮细胞海藻酸明胶管灌流研究，为致密纤维蛋白层影响跨壁血管入腔假说提供直接依据，将为构建快速内皮化TEVG提供新思路。

血管由于多种原因不能保证人体正常供血时，需血管移植。人工血管是主要移植替代物。临床上人工血管常见问题有：易导致顽固性感染、血管材料不能自行生长不宜用于在儿科患者、小口径人工血管易致远期栓塞狭窄等。通过组织工程方法利用可降解材料构建具有可再生替代性、具有生理型结构的仿生性血管移植物是主要解决路径。现有组织工程血管移植多数尚处于动物实验阶段，多数忽略了平滑肌细胞层功能且制备工艺繁琐，耗时较长，影响因素多。本项目采用新的组织工程方法，通过溶质滤沥法构建大孔PLGA管，埋植于大鼠皮下，PLGA管外形成包绕的纤维囊可一定程度模拟平滑肌层。采取自行研制的脉冲灌流系统对纤维囊PLGA管进行灌流预适应后，进行大鼠肾下腹主动脉移植，一定时间内可维持血流通畅，组织学检查确定PLGA管中内皮和平滑肌细胞浸润。由于难以形成完整内皮层，移植后常形成血栓。为促进管腔内皮化，构建了基于GelMA的微血管体系。此外，为在体外模拟血管通道，通过同轴生物打印技术构建了单通道和双通道海藻酸管，海藻酸通道可实现灌流，促进组织工程结构物更高活性，也可作为体外模型，进行不同组织细胞之间的相互作用研究以及药物筛选。为构建个体化组织工程血管等产品，对人脐带和脂肪等来源的间充质干细胞（MSCs）在二维和三维培养条件进行了比较，发现培养维度转换对MSCs诱导分化有重要影响。本项目围绕着生物打印人工血管构建开展了系列研究，从不同角度为构建有转化价值的人工血管奠定了基础。