丹参酚酸B后处理脱细胞猪心脏瓣膜的形态学及生物力学研究(2)
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1.4.2 组织厚度 每组各取10片瓣叶,分别应用 HD-10型厚度仪测量瓣膜组织厚度。
1.4.3 生物力学特性 用拉力试验机(Instron Company,SE08-292,USA)将瓣叶沿瓣膜长轴进行拉伸实验,标距为20mm,以10 mm/ min速度牵拉瓣叶至断裂,计算拉伸强度、最大变形量、断裂伸长比。
1.5 统计学处理
所有数据以均数±标准差(χ±s)表示,应用SPSS16.0统计软件。组间差异性判断应用单因素方差分析,两两比较采用t检验,P < 0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 标本观察结果
新鲜组瓣叶呈淡红色,基本保持正常形态结构。经曲拉通脱细胞处理后瓣叶呈白色半透明,实验组经丹参酚酸B处理后瓣叶为乳白色。三组瓣叶均柔软,富有弹性。
2.2 光镜观察结果
HE染色显示,正常组可见大量间质细胞和蓝染的内皮细胞核,瓣膜结构紧密,Tx组和Tx-sal组脱细胞较完全,内皮细胞无残留,见封三图1、2、3。Masson染色显示,正常组胶原纤维排列整齐、无断裂现象。Tx组胶原纤维结构改变明显,纤维走向模糊,排列松散,波浪状结构消失;Tx-sal组胶原纤维三维网状结构完整存在,波浪状规则排列,纤维走向自然清晰,见封三图4、5、6。
2.3 电镜观察结果
扫描电镜显示两组去细胞瓣膜内皮细胞、间质细胞清除彻底,无残留。Tx组可见瓣膜支架结构明显改变,胶原纤维轻度断裂,形成深浅不一的沟。相比之下,Tx-sal组瓣膜三维网状结构规则、清晰,超微结构改变不明显。
2.4 组织厚度
组织厚度Tx组与加Tx-sal组分别为(0.73±0.03)mm和(0.75±0.05)mm,差异无统计学意义(P>0.05 )。
2.5 生物力学性能测定
Tx-sal组心脏瓣膜的抗拉强度、最大变形量、断裂伸长比明显高于Tx组(P<0.05)。见表1。
表1 各组生物力学性能测定结果(χ±s, n=10)
组别 抗拉强度(MPa)最大变形量(mm) 断裂伸长比(λ)
正常组 2.32±0.34 7.89±0.24 1.66±0.33
Tx组 2.21±0.37 8.15±0.77 1.25±0.18
3 讨论
近年来,随着组织工程学科的发展,组织工程心脏瓣膜(TEHV)能更好地解决人工瓣膜置换术后诸多的并发症,已成为目前瓣膜领域研究的热点[4,5]。理想的去细胞方法要求完全去除瓣膜细胞,降低免疫原性,又能保留天然瓣膜的胶原纤维、弹力纤维等细胞外基质成分,保持足够的机械强度以满足心脏瓣膜的功能需求[6,7]。Bodnar[8]用Triton-x100和脱氧胆酸钠去细胞法处理瓣膜较为理想,细胞去除彻底,血液相容性好,是两种良好的组织工程瓣膜支架的制作方法。但是两者都存在钙化和衰败以及黏附较为困难的问题。有研究表明[9],机械应力变化是直接引起异种生物瓣膜腐败的重要因素之一,且承受应力大的部位也最容易发生钙化,长期的机械应力不仅导致瓣膜胶原纤维机械性损毁,还可使瓣膜变形产生间隙,大量的离子和血浆进入组织间隙聚集引起血栓发生,导致瓣膜衰败。因此,研究如何提高支架机械性能、减低移植物免疫原性、减少瓣叶钙化,具有重要临床意义。
丹参酚酸B(Salviaolic acid B)是丹参提取物的重要组成成分,为一种缩酚酸多羟基化合物,由一分子咖啡酸与三分子丹参素缩合而成,分子式C36H30O16。大量研究表明,salB能捕捉超氧阴离子;清除氧自由基;减低内皮细胞间黏附因子(ICAM-1)的表达,减少白细胞浸润;还可避免细胞内的钙超载,降低钙化[10]。本研究结果显示,经丹参酚酸B改性处理脱细胞猪心脏瓣膜的弹性纤维、胶原纤维等细胞外基质的三维网状结构明显优于传统的曲拉通法,此外,拉力力学检测结果表明,实验组脱细胞猪心脏瓣膜抗拉强度、最大变形量、断裂伸长比明显高于对照组,显示了优良机械性能,提高瓣膜抗疲劳性,有助于延长置换术后瓣膜的使用寿命。
综上所述,经丹参酚酸B后处理的心脏瓣膜内皮细胞去除彻底,胶原纤维保存完整,机械性能较为稳定,是制备组织工程心脏瓣膜支架的优良方法,并显示可观的临床应用前景。
[参考文献]
[1] Knight RL,Wilcox HE, Korossis SA. The use of acellular matrices for the tissue engineering of cardiac valves[J]. Proc Inst Mech Eng H,2008,222(1):129-143 .
[2] Kim WG,Park JK,Lee WY. Tissue engineered heart valve leaflets: an effective method of obtaining acellularized valve xenografts[J]. Int J Artif Organs,2002,25 :791 - 797.
[3] Iop L,Renier V,Naso F,et al. The influence of heart valve leaflet matrix characteristics on the interaction between human mesenchymal stem cells and decellularized scaffolds[J]. Biomaterials,2009,30(25): 4104-4116.
[4] Filová E,Straka F,Mirejovsky T,et al. Tissue-engineered heart valves[J].Physiol,2009, 58 Suppl 2: S141-158 ......
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