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基于天然鱼鳔胶原蛋白构建仿生多孔水凝胶支架用于肾组织再生研究

基于天然鱼鳔胶原蛋白构建仿生多孔水凝胶支架用于肾组织再生研究

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作者：吴恒南方医科大学

学位级别：硕士

背景慢性肾脏疾病(CKD)在全球具有较高的发病率和患病率,被认为是一个日益严重的公共健康问题,影响全球约8%～16%的人。尽管CKD的发病率不断上升,但其治疗方法仍然是有限的。透析通过清除血液中的某些代谢废物,可部分替代肾脏滤过功能,... 详细信息

背景慢性肾脏疾病(CKD)在全球具有较高的发病率和患病率,被认为是一个日益严重的公共健康问题,影响全球约8%～16%的人。尽管CKD的发病率不断上升,但其治疗方法仍然是有限的。透析通过清除血液中的某些代谢废物,可部分替代肾脏滤过功能,但透析患者的生活质量较差。当CKD发展为终末期肾病(ESRD)时,肾移植是唯一的治愈手段,但供体器官的短缺和长期接受免疫抑制剂的不良反应限制了其在临床上的广泛应用。原位再生策略通过提供一个诱导模板来引导受损组织的细胞行为、促进损伤区域再细胞化和器官功能恢复,可能是一种有前景的肾损伤修复方法。目的基于原位再生策略,在部分肾切除大鼠体内植入水凝胶支架,其作为功能性诱导模板,使肾切除区域再细胞化,促进肾损伤后修复。方法1.结合不同含量的硫酸软骨素(CS)和鱼鳔来源的Ⅰ型胶原(COL I),通过化学交联的方法制备仿生多孔水凝胶;对所制备的水凝胶进行表征及性能的检测。2.检测仿生水凝胶的生物相容性;通过F-actin染色、免疫荧光、Western blot等方法研究不同水凝胶对肾系膜细胞形态学及功能的影响。3.在4/6肾切除大鼠的左肾创面部位植入水凝胶支架,通过肾功能检测、H&E和Masson染色等方法探究不同水凝胶支架对肾损伤后修复的影响。结果1.制备的1COL/2CS组水凝胶具有高孔隙率、平均孔径约100 μm,孔隙分布均匀,并且具有良好的热稳定性、合适的溶胀性及力学性能。2.制备的1COL/2CS组水凝胶具有较高的生物相容性,该组细胞的纤维化相关蛋白fibronectin和α-SMA的表达水平比单纯COL组细胞的表达水平更低。3.植入4/6肾切除的大鼠模型时,与植入单纯的2COL或2CS水凝胶支架组大鼠相比,植入1COL/2CS水凝胶支架组的大鼠检测到更低水平的血肌酐、血尿素氮浓度(第4周和第8周),临近支架植入部位的肾损伤程度及纤维化程度也更低,而且在支架降解的部位观察到肾小管样结构的生成。结论在本研究中,我们利用糖胺聚糖硫酸软骨素和从草鱼鱼鳔中提取的Ⅰ型胶原,成功制备了一种仿细胞外基质的水凝胶。我们发现,1COL/2CS仿生水凝胶在体外具有良好的生物相容性,可降低系膜细胞内Fn和α-SMA的表达水平;在体内可以改善肾损伤大鼠的肾功能以及减轻肾纤维化程度,证实我们设计的功能性水凝胶支架具有诱导肾损伤后修复的潜力,为肾组织工程原位再生策略提供了实验基础。

关键词：鱼鳔 Ⅰ型胶原硫酸软骨素仿细胞外基质生物仿生水凝胶肾组织再生

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