血管神經(jīng)組織工程培訓課件

1、血管神經(jīng)組織工程血管神經(jīng)組織工程第七節(jié) 血管組織工程2血管神經(jīng)組織工程第七節(jié) 血管組織工程2血管神經(jīng)組織工程一、血管的組織結構(一)動脈1、中動脈 管壁平滑肌豐富、管壁收縮性強，又稱肌性動脈。內(nèi)膜 表面為內(nèi)皮，內(nèi)皮周圍有內(nèi)彈性膜。內(nèi) 皮和內(nèi)彈性膜之間，有較薄的內(nèi)皮下層，含少量膠原纖維、彈性纖維和少許縱行平滑肌。中動脈的內(nèi)彈性膜明顯，此為內(nèi)膜和中膜的分界。 3血管神經(jīng)組織工程一、血管的組織結構3血管神經(jīng)組織工程 中膜 較厚，主要由1040層環(huán)行排列的平滑 肌組成，平滑肌之間有一些彈性纖維和膠原纖 維。動脈中膜含有平滑肌細胞，這些平滑肌細 胞具有產(chǎn)生結締組織纖維和基質的能力。 外膜 外膜的厚度與中

2、膜相近，由較疏松的結 締組織組成，含有膠原纖維和彈性纖維。在外 膜與中膜交界處，有的中動脈有較密集的彈性 纖維，有的有一層較明顯的外彈性膜。4血管神經(jīng)組織工程 中膜 較厚，主要由1040層環(huán)行排列的平滑4血管神經(jīng)5血管神經(jīng)組織工程5血管神經(jīng)組織工程2、大動脈 管壁中有許多層彈性纖維，平滑肌較少，也稱為彈性動脈。內(nèi)膜 內(nèi)皮外有較厚的內(nèi)皮下層，其中含膠原纖 維、彈性纖維和一些平滑肌。內(nèi)皮下層之外為多層 彈性膜，與中膜的彈性膜相連，故內(nèi)膜與中膜沒有 清楚的分界。中膜 主要由多層彈性膜和一些平滑肌組成。成人 有4070層彈性膜，各層彈性膜由彈性纖維相連。外膜 較薄，致密的結締組織組成，沒有明顯的外 彈

3、性膜。外膜逐漸移行為周圍較疏松的結締組織。6血管神經(jīng)組織工程2、大動脈6血管神經(jīng)組織工程(三)動脈血管內(nèi)皮的功能 血管內(nèi)皮細胞構成血管的光滑面，便于血液流動。內(nèi)皮細胞能合成并向血液釋放多種有生物活性的物質，如A、B血型抗原，因子，前列環(huán)素。正常時，抗凝物質占優(yōu)勢，使血液保持液體狀態(tài)，血管受損時，凝血物質增多，參與凝血。7血管神經(jīng)組織工程(三)動脈血管內(nèi)皮的功能7血管神經(jīng)組織工程 （二）靜脈 常與相應動脈伴行。靜脈管壁薄而柔軟，彈性也較小。靜脈壁內(nèi)平滑肌和彈性組織不及動脈豐富，結締組織成分較多。1中靜脈 內(nèi)膜薄，內(nèi)彈性膜不發(fā)達或不明顯。中 膜比相伴行動脈薄，平滑肌束分布稀疏。外膜一 般比中膜厚，

4、沒有外彈性膜，由結締組織組成， 有的中靜脈外膜可有縱行平滑肌束。 8血管神經(jīng)組織工程 （二）靜脈8血管神經(jīng)組織工程2大靜脈 管壁內(nèi)膜較薄，中膜很不發(fā)達，為幾 層排列疏松的環(huán)行平滑肌，甚至沒有平滑肌。 外膜則較厚，結締組織內(nèi)常有較多的縱行平滑 肌束。 3靜脈瓣 管徑2 mm以上的靜脈常有瓣膜，防 止血液逆流。瓣膜為兩個半月形薄片，彼此相 對，根部與內(nèi)膜相連，其游離緣朝向血流方 向，為含彈性纖維的結締組織。9血管神經(jīng)組織工程2大靜脈 管壁內(nèi)膜較薄，中膜很不發(fā)達，為幾9血管神經(jīng)組織二、血管移植的發(fā)展1、靜脈移植 運用自體靜脈作為動脈搭橋的替代品。2、異種或同種異體血管移植 易發(fā)生動脈瘤和移植后感染。

5、3、人工合成血管移植 目前常用的人工血管有滌綸織物、膨脹性聚四氟乙烯（ePTFE）、聚乙烯對酞酸鹽（Dacron）制成的血管，適用于大直徑高血流速段血管移植，直徑5mm以下的低血流速段血管移植療效差，往往發(fā)生血栓栓塞。4 、組織工程化血管10血管神經(jīng)組織工程二、血管移植的發(fā)展10血管神經(jīng)組織工程三、組織工程化血管（一）血液與植入材料之間的反應1蛋白吸附 一旦血液通過移植物，血漿蛋白（白蛋白、纖維蛋白、免疫球蛋白IgG等）立即吸附于移植物血管壁。在移植物表面發(fā)生重新分布。 2血小板沉積 蛋白質/血小板復合物沉積后血小板構象發(fā)生改變并釋放顆粒，釋放出一系列生物活性物質，這些物質可激活其他血小板并增

6、加凝血酶的產(chǎn)生；誘導調節(jié)平滑肌細胞漂移和增殖；控制單核細胞積聚到移植物上。11血管神經(jīng)組織工程三、組織工程化血管11血管神經(jīng)組織工程3中性粒細胞和單核細胞浸潤 趨化因子將中性粒細胞吸引到移植體上，被激活的中性粒細胞釋放出氧、自由基和各種酶，誘導基質降解，控制整個內(nèi)皮細胞分化的過程，控制移植血管的組織整合。4內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞的向內(nèi)生長 移植物僅有有限的內(nèi)皮細胞向內(nèi)生長，其生長不超過吻合端l2 cm；吻合口區(qū)周圍可以發(fā)現(xiàn)受損傷或未融合的內(nèi)皮細胞，但生化性質發(fā)生改變，可能啟動血栓形成和平滑肌細胞生長。平滑肌細胞增殖，產(chǎn)生細胞外基質成分。這種平滑肌細胞過度增生的反應通常被認為是產(chǎn)生內(nèi)膜肥厚的主要原

7、因。 12血管神經(jīng)組織工程3中性粒細胞和單核細胞浸潤 12血管神經(jīng)組織工程 （二）移植物的組成和構建1、多孔性和通透性 組織向內(nèi)生長的速度依賴于移植物的多孔性和通透性。通透性過小影響移植體內(nèi)皮化的速度，增加血栓形成；通透性過大，使周圍組織長入過快而阻塞移植血管。2、血管壁順應性 在順應性相對較好的動脈和不可延展的移植物吻合口處是出現(xiàn)血流紊亂的部位；動脈不同區(qū)域順應性變異性太大遠端小腔隙動脈順應性小于較大的、較中心的動脈。3、流動面特性 血液與移植體表面的相互作用，依賴于其表面的理化特性。如表面電荷、粗糙程度。13血管神經(jīng)組織工程 （二）移植物的組成和構建13血管神經(jīng)組織工程(三)移植物的喪失和

8、通暢率 即刻喪失-機械原因 置人體內(nèi)第1個月發(fā)生喪失-遠端高阻力發(fā)生血栓所致。 置入后6個月到3年發(fā)生喪失-吻合口假性內(nèi)膜過度增生。 可以通過預先處置移植物的構建、組成和或通過誘導改變血液和組織對植入移植物反應等干預措施來消除這些障礙。14血管神經(jīng)組織工程(三)移植物的喪失和通暢率14血管神經(jīng)組織工程四、生物雜交移植物(一)表面改性1、中性多聚體外衣：中性碳衣、硅衣2、蛋白涂層：明膠、膠原3、抗生素浸漬移植物：頭孢菌素、利福平4、抗凝劑的附著：尿激酶（二）內(nèi)皮化移植物1、內(nèi)皮細胞種植外源性內(nèi)皮細胞的應用 問題：細胞的密度；細胞的黏附和駐留 解決：含氮血漿處理移植體；延長孵育時間； 選擇利于細胞

9、吸附的材料 2、刺激內(nèi)源性內(nèi)皮細胞再表面化：FGF15血管神經(jīng)組織工程四、生物雜交移植物15血管神經(jīng)組織工程（三）生物可吸收材料血管移植物的應用： 不余留可能殘余細菌孳生的材料、降低感染 不余留長期異物炎癥反應的材料； 減少內(nèi)膜過度增厚、減少血管阻塞建立完整、有效、有力的組織結構： 1、可吸收材料中混合使用非可吸收材料 2、使用兩種或兩種以上的不同組織降解率的可吸收材料 3、應用生長和趨化因子，加強組織向內(nèi)生長，加強加快 細胞整合到移植體上16血管神經(jīng)組織工程（三）生物可吸收材料血管移植物的應用：16血管神經(jīng)組織工程五、血管組織工程：（一）體外血管組織工程：周期長 膠原支架內(nèi)皮細胞平滑肌細胞成

10、纖維細胞 （二）體內(nèi)血管組織工程： 1、無細胞管狀基質+bFGF 2、小腸黏膜下層（SIS）血管替代品 3、小腸膠原層（ICL）血管替代品17血管神經(jīng)組織工程五、血管組織工程：17血管神經(jīng)組織工程第八節(jié) 神經(jīng)組織工程18血管神經(jīng)組織工程第八節(jié) 神經(jīng)組織工程18血管神經(jīng)組織工程一、周圍神經(jīng)解剖結構特點1、神經(jīng)纖維 神經(jīng)纖維是由神經(jīng)元的軸突和包繞軸突的鞘膜所組成。鞘膜主要由雪旺細胞組成。軸突是神經(jīng)元上最長的突起。軸突內(nèi)含有神經(jīng)微絲、神經(jīng)微管、線粒體、粗面和滑面內(nèi)質網(wǎng)。2、神經(jīng)纖維的分類3、結締組織膜 神經(jīng)內(nèi)膜、神經(jīng)束膜、神經(jīng)外膜19血管神經(jīng)組織工程一、周圍神經(jīng)解剖結構特點19血管神經(jīng)組織工程20血

11、管神經(jīng)組織工程20血管神經(jīng)組織工程21血管神經(jīng)組織工程21血管神經(jīng)組織工程 二、周圍神經(jīng)損傷的再生機制神經(jīng)受損后再生的條件：神經(jīng)的細胞體必須得到保護，防止不可逆損傷的發(fā)生，并維持可生長的狀態(tài)；再生的神經(jīng)元突起能受到刺激而延伸，并通過引導作用穿越損傷部位；軸突前端的生長錐能夠尋找和識別到相應的靶器官，建立起新的有功能的突觸。22血管神經(jīng)組織工程 二、周圍神經(jīng)損傷的再生機制22血管神經(jīng)組織工程（一）周圍神經(jīng)損傷后的病理生理改變：遠側斷端：Wallerian變性。軸突降解，髓鞘潰變、裂解，巨噬細胞吞噬潰變髓鞘，雪旺細胞分裂、增殖近側斷端：軸漿運輸繼續(xù)進行，近端腫脹和回縮，軸膜封閉斷端，更多細胞器聚集

12、形成回縮球神經(jīng)元：（軸突反應：神經(jīng)元胞體腫脹，尼氏體融解或消失，神經(jīng)元死亡。 ） 反應程度與受損軸突的部位與胞體之間的距離和損傷程度相關。23血管神經(jīng)組織工程（一）周圍神經(jīng)損傷后的病理生理改變：23血管神經(jīng)組織工程（二）神經(jīng)纖維的再生：1、終末再生 損傷近斷端軸突回縮，逐漸腫脹。幾天后開始活躍增長出現(xiàn)生長椎。生長椎發(fā)出細小軸絲，在各個方向向外生長。 損傷遠斷端wallerian變性，軸突降解，髓鞘崩潰，雪旺細胞增殖（正常417倍），形成Bungner帶。 Bungner帶：雪旺細胞沿基底膜縱向排列，相互結合有序的、柱狀排列結構24血管神經(jīng)組織工程（二）神經(jīng)纖維的再生：24血管神經(jīng)組織工程2、側

13、支再生： 鄰近未損傷軸突受雪旺細胞分泌因子及相應微環(huán)境誘導，生長出新的軸突側支新芽 伸入Bungner帶生長延伸到達效應器官25血管神經(jīng)組織工程2、側支再生：25血管神經(jīng)組織工程（三）神經(jīng)元的保護與神經(jīng)再生： 神經(jīng)營養(yǎng)因子（NGF、bFGF） ECM成分（層粘連蛋白LN）、雪旺細胞 NGF：促神經(jīng)細胞存活率增高 促神經(jīng)細胞伸出的突起延伸 體外培養(yǎng)的神經(jīng)元，誘導突起向NGF濃度高的 地方生長，決定神經(jīng)纖維生長方向趨化性26血管神經(jīng)組織工程（三）神經(jīng)元的保護與神經(jīng)再生：26血管神經(jīng)組織工程血管神經(jīng)組織工程培訓課件3、雪旺細胞的營養(yǎng)作用： 分泌NGF、FGF等多種神經(jīng)營養(yǎng)因子 4、雪旺細胞分泌的細胞

14、外基質: LN、FN、I和IV型膠原、硫酸肝素蛋白5、雪旺細胞分泌的細胞粘附分子,調節(jié)和誘導軸突生長 細胞間粘附分子、血管細胞粘附分子、 髓鞘相關糖蛋白、周圍髓鞘蛋白28血管神經(jīng)組織工程3、雪旺細胞的營養(yǎng)作用：4、雪旺細胞分泌的細胞外基質:28血四、神經(jīng)損傷的修復： （一）直接縫合：外膜縫合、束膜縫合 不能直接縫合：神經(jīng)回縮、神經(jīng)缺損、 直接縫合后存在張力 （二）自體神經(jīng)移植： 皮神經(jīng)：有足夠的長度和外徑 解剖部位恒定且表淺易于尋找 切取后供區(qū)感覺障礙較少 缺損多少、受區(qū)組織條件影響移植效果 29血管神經(jīng)組織工程四、神經(jīng)損傷的修復： 29血管神經(jīng)組織工程（三）同種異體神經(jīng)移植：缺損過長或粗大神

15、經(jīng)缺損 液氮低溫冷凍 降低抗原性（四）自身非神經(jīng)材料：動脈、靜脈、筋膜、骨骼?。ㄎ澹┤斯ず铣刹牧希汗枘z管、PGA、膠原、PLA 30血管神經(jīng)組織工程（三）同種異體神經(jīng)移植：缺損過長或粗大神經(jīng)缺損30血管神經(jīng)組周圍神經(jīng)理想的修復材料應具備以下條件：能通過正常的生理途徑被完全降解吸收，以免在 神經(jīng)生成后對其形成壓迫和影響物質交換。吸收速度和神經(jīng)纖維再生速度相一致，能為軸突 再生提供一個支持而通過缺損部位。能誘導和促進軸突生長。無毒性、無抗原性和無致腫瘤性。良好的物理性能，在神經(jīng)生長時提供支持，避免 壓迫神經(jīng)。具有良好的滲透性，利于物質交換。易于加工制作成適合不同神經(jīng)缺損要求的形狀和 長度的材料。3

16、1血管神經(jīng)組織工程周圍神經(jīng)理想的修復材料應具備以下條件：31血管神經(jīng)組織工程五、組織工程方法修復神經(jīng)損傷（一）導管和支架的研究： 1、操作簡單； 2、無張力或張力小 3、防止瘢痕生成； 4、對軸突生長起導向作用 5、使內(nèi)源性神經(jīng)活性物質聚集， 同時排除外源性抑制分子 聚乙烯、丙烯酸共聚物、膠原、硅膠管 層粘連蛋白和黏多糖32血管神經(jīng)組織工程五、組織工程方法修復神經(jīng)損傷32血管神經(jīng)組織工程（二）細胞外基質的應用： ECM類似物： 細胞細胞間的連接；細胞分化的導向作用 分子量小的、可溶性的、生物活性成分33血管神經(jīng)組織工程（二）細胞外基質的應用：33血管神經(jīng)組織工程（三）種子細胞與移植 雪旺細胞培

17、養(yǎng)： 1）植塊反復接種法： 種植塊必須緊貼到培養(yǎng)器上，不能懸浮 可獲得大量純凈的雪旺細胞而不用細胞毒性藥物 周期長 2）酶消化法： 0.25%胰蛋白酶0.03%膠原酶分次消化34血管神經(jīng)組織工程（三）種子細胞與移植34血管神經(jīng)組織工程培養(yǎng)：20小牛血清DMEM24h加入阿糖胞苷 24h換為正常培養(yǎng)液24h加入阿糖胞苷 24h改為正常培養(yǎng)液操作簡單，周期短；應用細胞毒性藥物，雪旺細胞純度稍低3、差速貼壁法：預涂多聚賴氨酸，3060分鐘 35血管神經(jīng)組織工程培養(yǎng)：20小牛血清DMEM24h加入阿糖胞苷35血管神PLA中空纖維管復合ECM、雪旺細胞橋接大鼠坐骨神經(jīng)缺損，術后3個月，神經(jīng)通過橋接體36血管神經(jīng)組織工程PLA中空纖維管復合ECM、雪旺細胞橋接大鼠坐骨神經(jīng)缺損，術PLA復合ECM、雪旺細胞，術后6周再生神經(jīng)生長椎PLA復合ECM、雪旺細胞，術后3個月橋接體內(nèi)神經(jīng)纖維生長良好37血管神經(jīng)組織工程PLA復合ECM、雪旺細胞，術后6周PLA復合ECM、雪旺細雪旺細胞經(jīng)標記后植入PLA，橋接鼠坐骨神經(jīng)缺損，術后6周，大量雪旺細胞存活38血管神經(jīng)組織工程雪旺細胞經(jīng)標記后植入PLA，橋接鼠坐骨神經(jīng)缺損，術后6周，大六、周圍神經(jīng)組織工程展望1、雪旺細胞： 培養(yǎng)永生化SC 基因工程技術修飾SC，保留應有的功能2、支架材料：半透膜、