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背景:先天性无阴道是由于胚胎时期双侧副中肾管发育不全所致,近年来该病就诊人数有上升趋势。目前先天性无阴道的治疗以手术为主,术式多达20余种,但无论何种术式,都存在缺憾,如创伤大、愈合期长、阴道挛缩或闭塞、感染、植入物脱落、成功率低、人工阴道干燥或有异味、性生活不满意等。因此创建一种副作用少、创伤小、更符合生理要求的新型阴道成形术凸显重要。干细胞及生物组织工程的研究进展和应用前景,为实现这一目标提供了可能。
目的: 探讨小鼠阴道粘膜干细胞(vaginamucosastemcells,VMSCs)体外分离、培养、鉴定,及其生长的相关因素。建立人羊膜(humanamnioticmembrane,HAM)负载小鼠VMSCs生长的组织工程方法,为相关的实验研究奠定基础。
方法: 一、VMSCs的分离、培养1.利用不同时间和不同温度下的组织块培养法以及不同时间、不同酶和不同剂量下的酶消化法等培养方法对小鼠VMSCs进行原代培养。
2.多次差别消化法纯化VMSCs。
3.胰酶消化法对小鼠VMSCs进行传代。
4.冻存VMSCs。
二、VMSCs的鉴定1.倒置显微镜下动态观察VMSCs。
2.透射电镜下观察VMSCs。
3.HE染色观察VMSCs。
4.采用免疫组织化学技术检测VMSCs中β1整合素和细胞角蛋白19(cytokeratin,CK19)的表达。
三、小鼠VMSCs培养上清中细胞因子的鉴定1.待VMSCs稳定传代后,改用无血清DMEM/F12培养基培养,第二天收集VMSCs无血清培养上清。
2.进行十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodiumdodecylsulfate-polyacrylamidedelelectrophoresis,SDS-PAGE)和Western-Blot检测,鉴定培养上清中VMSCs分泌的细胞因子。
四、HAM负载VMSCs的观察及鉴定1.0.25mol/LNH4OH处理和制备无免疫原性的HAM。
2.VMSCs接种在HAM基质面上并培养,倒置显微镜下动态观察细胞生长情况。
3.用HE染色及免疫组织化学技术观察及检测β1整合素及CK19的表达。
结果: 一、VMSCs原代培养及纯化、传代的结果1.不同的组织块培养法、胰酶消化培养法、胶原酶消化培养法、胰酶和胶原酶混合培养法、利用饲养层的培养法条件下均有细胞生长。胶原酶消化培养法及利用饲养层的培养法中细胞生长都很差,无法得到VMSCs。组织块培养法培养时间较长,培养出的细胞含成纤维细胞较多。单纯的胰酶消化培养法,可获取较单一的VMSCs,但细胞的生长活性与消化的时间、温度相关,时间长、温度低则活性差。只有胰酶、胶原酶混合培养法,在适当的比例和浓度时,可发挥最佳作用,获取数量多、较纯的VMSCs。在本实验中,以0.125%胰酶和0.1%胶原酶各50%的混合酶消化液消化15min体外培养小鼠VMSCs为最佳培养方法,通过此方法培养的细胞呈克隆状生长。
2.组织块培养法培养,培养出的细胞含成纤维细胞较多,需多次差别消化法纯化才能获得单纯的VMSCs,最终获取的细胞数较少。单纯的胰酶消化培养法获取较单一的VMSCs,纯化次数较少,但细胞活性相对较差。胰酶、胶原酶混合培养法在适当的比例和浓度条件下,不但纯化次数少,而且细胞活性好,可得到数量多、较纯的VMSCs。
3.原代和传代的VMSCs均呈克隆状生长,并可稳定传代5代以上。其中以0.125%胰酶和0.1%胶原酶各50%的混合酶消化培养法培养的VMSCs最佳。
二、VMSCs的鉴定结果1.倒置显微镜下动态观察体外培养的VMSCs呈克隆状生长,具有较强的自我更新能力。
2.透射电镜下观察细胞结构在形态学上表现为非成熟细胞特征,细胞较幼稚,细胞核较大,核形状多样,以圆、类圆形为主;染色质分布稀疏、电子密度较低;胞浆细胞器少,线粒体、高尔基器、内质网等不发达,未见纤维丝。
3.HE染色显示VMSCs呈圆形或椭圆形,核大而深染、呈长圆形或类圆形,细胞较饱满。
4.从小鼠阴道粘膜分离的干细胞,β1整合素和CK19呈阳性表达。胞浆内可见棕色颗粒,细胞膜亦可着色。
三、小鼠VMSCs培养上清中细胞因子的鉴定结果1.VMSCs在无血清培养基培养时,VMSCs仍贴壁性能强,生长状态良好。
2.小鼠VMSCs培养上清中含有一种分子量约为84KD的细胞因子,经Western-blot方法检测,这种细胞因子就是肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)。
四、HAM负载VMSCs的观察及鉴定结果1.处理后的HAM在显微镜下未发现细胞生长,去除了免疫原性。
2.合适的密度接种的VMSCs能在HAM上良好生长,细胞的生物学特性未变。
3.负载于HAM上的VMSCs,β1整合素及CK19呈阳性表达。
结论1.以多种方法体外分离培养小鼠阴道粘膜,均可得到VMSCs,其中以胰酶、胶原酶混合培养法效果最佳。
2.通过倒置显微镜、透射电镜、HE染色观察及免疫组化检测等可鉴定所培养出的细胞即是VMSCs。
3.小鼠VMSCs在生长过程中,能分泌一种促进自身生长的细胞因子,即HGF。
4.HAM是构建阴道粘膜的良好细胞支架,含有多种促进细胞增殖分化的营养成分,对VMSCs有明显的促增殖作用;VMSCs可以HAM为载体在体外进行培养,最终形成一层具有一定形态的生物膜。用生物组织工程技术构建阴道粘膜是可行的。