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1、1 3 0 中国临床康复 第 1 0 着 第 娜2 0 0 6 -01 - 1 0 出版 C h i n e s e J o u r n a l of C li n ic a l R e h a b i l i ta t i o n ,j a n u a r y 1 0 2 些 翌 卫 卫旦 丝望 蛛述 组 织工 程化 血管 相 关 生 长因 子的 研究* 王珍, 罗静聪, 杨志明 四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室, 干细胞与组织工程研究 室, 四川省成都市 6 1 0 0 4 1 王珍, 女, 1 9 7 7年生, 山西省五台山县人, 汉族, 2 0 0 3 年四川大学毕 业, 学士,
2、 实验师, 主要从事生物材料, 组织工程的研究。 w a n g z h e n 2 0 0 3 l 9 7 8 I 6 3 .c o m 国家高技术研究发展计划资助项目( 2 0 0 2 A A 2 0 5 0 1 1 ) * 中图分类号: R 3 1 8 文献标识码: B 文章编号: 1 6 7 1 - 5 9 2 6 ( 2 0 0 6 ) 0 1 - 0 1 3 0 - 0 5 收稿日 期: 2 0 0 5 - 1 1 - 1 7 修回日 期: 2 0 0 5 - 1 1 - 2 4 ( 0 5 - 5 0 - 1 1 - 8 9 6 0 / W- Q R e s e a r c h
3、o n g r o w t h f a c t o r s r e l a t e d t o t i s s u e - e n g i n e e r e d v a s - c u l a r i z a t i o n W a n g Z h e n , L u o J in g - c o n g , Y a n g Z h i- m in g D i v i s i o n o f S t e m C e l l a n d T i s s u e E n g i n e e r i n g , S t a t e K e y L a b o r a t o ry o f B i
4、o t h e r a p y , We s t C h i n a H o s p i t a l , S i c h u a n U n i v e r s i t y , S i c h u a n 6 1 0 0 4 1 , C h e n g d u P ro v i n c e , C h i n a W a n g Z h e n , E x p e r i m e n t a l i s t , D i v i s io n o f S t e m C e l l a n d T i s s u e E n g i n e e r - i n g , S t a t e K e
5、 y L a b o r a t o ry o f B i o t h e r a p y , W e s t C h i n a H o s p i t a l , S i c h u a n U - n iv e r s i t y , S i c h u a n 6 1 0 0 4 1 , C h e n g d u P ro v i n c e , C h i n a w a n g z h e n 2 0 0 3 l 9 7 8 1 6 3 .c o m S u p p o r t e d b y : N a t io n a l H i g h T e c h n o l o g
6、y R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t P ro - g r a m o f C h i n a , N o . 2 0 0 2 A A 2 0 5 0 1 I R e c e i v e d : 2 0 0 5 - 1 1 - 1 7 A c c e p t e d : 2 0 0 5 - 1 1 - 2 4 1 9 9 4 - 0 1 / 2 0 0 5 - 0 4期间的相关文章, 检索词11血管化, 生长因子, 组织工 程” , 限定文章语言种类为中文。 资料选择: 纳人标准:随机对照实验, 采用单盲, 双盲或非盲法。 实验 包含平行对
7、照组。排除标准: 重复性实验研究. 资料提炼: 共有 8 6 篇相关文章, 排除重复或类似研究, 3 9 篇符合要求。 资料综合: 促血管生长因子促进血管形成, 可以加速血供, 促进组织 工程组织的存活。 通过生长因子控释系统及基因转染技术, 促血管生 长因子可用于促进组织工程组织血管化。 结论: 多种生长因子通过不同机制促进工程化组织血管化的发生, 通过 促血管生长因子重组蛋白的控释技术和基因转染技术将其应用于工程 化组织, 可有效促进工程化组织的血管化 中N词: i织工程. 受体. 生长因子; 新生血管化, 生理性; 综述文献 A b s t r a c t O B J E C T I V
8、 E :T o r e v i e w t h e m e c h a n i s m a n d a p p l i c a t i o n o f P ro m o t i n g a n - g i o n e n e s i s g r o w t h f a c t o r s i n t i s s u e e n g i n e e r i n g . D A T A S O U R C E S : A n o n s e a r c h o f P u b m e d d a t a b a s e w a s u n d e r t a k e n b y u s i n g
9、 t h e k e y w o r d s o f “ g r o w t h f a c t o r , t i s s u e e n g i n e e r i n g , v a s c u l a r i z a t i o n “ t o i d e n t i f y t h e r e l e v a n t a rt i c l e s a b o u t t h e u s a g e o f v a s c u l a r i z a t i o n f a c t o r i n t i s s u e e n g i n e e r i n g , p u b l
10、i s h e d i n E n g l i s h f r o m J a n u a ry 1 9 9 0 t o J u n e 2 0 0 5 . M e a n w h i l e , Wa n g f a n g d a t a b a s e w a s s c a n n e d w i t h c o m p u t e r t o s e a r c h r e l e - v a n t a rt i c l e s p u b l i s h e d f r o m J a n u a ry 1 9 9 4 t o A p r i l 2 0 0 5 w i t h
11、t h e s a m e k e y w o r d s i n C h i n e s e . S T U D Y S E L E C T I O N : A f t e r a b o v e s e a r c h , r e l e v a n t a rt i c l e s a b o u t t h e m e c h a n i s m a n d a p p l i c a t i o n o f g r o w t h f a c t o r i e s i n t i s s u e e n g i n e e r i e d t i s s u e w e r e s
12、 e l e c te d . I n c lu s io n c r i te r ia :( l r a n d o m i z e d c o n t r o ll e d s t u d y w it h s i n g l e - b li n d , d o u b l e -b l in d o r n o n - b l i n d m e th o d ; e x p e r i m e n t s in c l u d i n g p a r a ll e l c o n t r o l g r o u p s . E x c l u s i o n c r i t e r
13、 i a : r e p e t i t i v e e x p e r i m e n t a l s t u d y . D A T A E X T R A C T I O N : T h e e i g h t y - s i x a rt i c l e s a b o u t m e c h a n i s m a n d a p - p l i c a t i o n o f g r o w t h f a c t o r ie s i n t i s s u e e n g i n e e r i e d t i s s u e w e r e c o l l e c t e d
14、 , a n d 3 9 o f t h e m w e r e i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i n c l u s i o n c r i t e r i a , w h i l e t h e o t h e r 4 7 s t u d i e s b e i n g e x c l u d e d w e r e a l l r e p e t i t i v e s t u d i e s . D A T A S Y N T H E S I S : T h e p ro m o t i n g a n g i o g e n e s i
15、s g r o w t h f a c t o r i e s c o u l d a c c e l e r a t e v a s c u l a r i z a t io n , s p e e d u p b l o o d s u p p l y a n d p r o m o t e t h e t i s s u e e n g i n e e r e d t is s u e a l i v e ; T h e p r o m o t in g a n g io g e n e s i s g r o w th f a c to r i e s c o u l d b e u
16、s e d i n t i s s u e e n g i n e e r e d t i s s u e t h ro u g h c o n t r o l r e l e a s e s y s t e m o f g ro w t h f a c t o r a n d g e n e t r a n s f e r t e c h n o l o g y . C O N C L U S I O N : D i f f e r e n t p r o m o t i n g a n g i o g e n e s i s g r o w t h f a c t o r i e s a
17、c c e l e r - a t e v a s c u l a r i z a t i o n o f t i s s u e - e n g i n e e r e d t i s s u e t h r o u g h d i f f e r e n t m e c h a n i s m . T h e g r o w t h f a c t o r i e s c a n b e u s e d i n t i s s u e - e n g i n e e r e d t i s s u e f o r a c c e l e r a t - i n g v a s c u l
18、a r i z a t i o n 师c o n t r o l r e l e a s e s y s t e m a n d g e n e t r a n s f e r t e c h n o l o g y , w h i c h i s u s e f u l f o r t h e u s a g e o f t i s s u e - e n g i n e e r e d t i s s u e . W a n g Z , L u o J C , Y a n g Z M .R e s e a r c h o n g r o w th f a ct o r s r e la t
19、 e d t o t is s u e - e n g i- n e e r e d v a s c u la r iz a t io n .Z h o n g g u o L i n c h u a n g K a n g f u 2 0 0 6 ; 1 0 1 1 1 :1 3 0 - 4 1 C h i n a l 王珍, 罗静聪, 杨志明 组织工程化血管相关生长因子的研究o f . 中国临床康复, 2 0 0 6 , 1 0 0 1 : 1 3 0 - 4 Iw l v w .z g lc k f .c o m l 摘要 目的: 综述促血管生成的生长因子作用机制及其在组织工程中的应用。
20、 资料来源:检索 P u b m e d 数据库 1 9 9 0 - 0 1 / 2 0 0 5 - 0 6 有关血管生长因子 在组织Y程中应用的的文章, 检索词“ g r o w t h f a c t o r , t i s s u e e n g i n e e r i n g , v a s c u l a r i z a t i o n “ ,限定文章语言种类为E n g l i s h 。同时检索万方数据 0 引言 充分的血供是保证工程化组织体 内存活的决定性 因素。体内植入时, 种子细胞存活范围需在血供扩散 的1 5 02 0 0 w 血范围内, 远离 毛细血管2 0 0 jJi
21、,m以上的 细胞将因缺乏养分和氧气而不能存活,任何细胞团体 积 1 M M , 时, 如无血管的长入, 则会死亡Itl 。生长因子 在组织血管化中有着重要的作用,本文综述促血管生 成的生长因子作用机制及其应用。 1 促进血管形成的相关生长因子 生长因子是血管形成中最核心和最复杂因素。通 过基因缺陷和受体突变模型等方法已分离出3 8 种促 血管因子和4 6 种血管形成抑制因子。 促血管生成因子 主要为血管内皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长 因子、 血管生成素、 血小板衍化生长因子、 转化生长因 子、 肝细胞生长因子、 表皮细胞生长因子等。 1 . 1 血管内皮细胞生长因子 血管内皮细胞生长因子
22、家 族包括6大成员,分别为血管内皮细胞生长因子一 A , B , C , D , E和胎盘生长因子。 血管内皮细胞生长因子是 糖蛋白, 为血管生成初期最重要的促进因子, 具高度保 守性, 是血管内皮细胞高度特异性的促有丝分裂素, 刺 激体外培养的内皮细胞增殖、迁移, 诱导体内血管形 成; 维护血管正常状态; 增加血管内皮的通透性。人血 管内 皮细胞生长因 子基因定位于6 p 2 1 , 3 ,由8 个外显 子、 7个内含子组成, 活化形式为双体结构, 由于血管 内皮细胞生长因子 m R N A的选择性剪切方式的不同, 产生不同的蛋白形式,具有5种亚型,分别由1 2 1 , 1 4 5 , 1
23、6 5 , 1 8 9 , 2 0 6 个氨基酸组成。各亚型的肝素结合 能力有差异, 具有相似的功能。 血管内皮细胞生长因子 1 2 1 不能与肝素结合因而溶解性最好,而血管内皮细 胞生长因子 1 6 5 及血管内皮细胞生长因子 1 8 9与肝素 紧密结合因而结合于细胞表面及细胞外基质的硫酸乙 I S S N 1 6 7 1 - 5 9 2 6 w m w .z g l c 球 c o m C N 2 1 - 1 4 7 0 / R k f 2 3 3 8 5 0 8 3 %i n a c o m王珍, 等. 组织工程化血管相关生长因子的研究 酞肝素上,血管内皮细胞生长因子 1 2 1 含量最
24、多, 而 血管内皮细胞生长因子 1 6 5 活性最强。体内血管内皮 细胞生长因子 1 6 5 是最常见的形式, 通过旁分泌机制 特异地作用于血管内皮细胞, 促进其分裂, 抑制其凋亡, 促进新的血管形成。血管内皮细胞生长因子的两个相 同亚基以二硫键交联结合成二聚体糖蛋白。首先, 血 管内皮细胞生长因子通过杆素样分子的调节, 与相应 受体结合引起受体自身磷酸化, 激活丝裂原活化的蛋 白激酶, 选择性增强E C有丝分裂, 刺激E C增殖并促 进血管生成; 此外, 升高血管尤其是微小血管的通透 性,为细胞的生长和新生毛细血管网的建立提供营 养。 血管内皮细胞生长因子一 A及血管内皮细胞生长因 子一 C
25、的受体是血管内皮细胞生长因子受体一 2 , 对于血 管内 皮细胞生长因子受体一 1 ( F l t - 1 ) 在血管形成中的作 用还存在争论。血管内皮细胞生长因子受体一 3 ( F l t - 4 ) 主要介导淋巴血管的形成。缺氧可以上调内皮细胞表 面血管内皮细胞生长因子受体一 2的表达并增加血管 内皮细胞生长因子的量。血管内皮细胞生长因子可增 加循环中E P C的数量。在肿瘤、 女性生殖系统及胚胎 形成过程中均可观察到血管内皮细胞生长因子及其 受体的高表达。他们与内血管内皮细胞生长因子受 体一 1 ( F l t l )和血管内皮细胞生长因子受体一 2 ( K D R / F l k 1
26、) 结合, 刺激一氧化氮合成酶反应, 激活血管发生 级联反应; 作为选择性内皮细胞丝裂原和生长因子2 1 也可改变细胞外基质, 使之易于向成纤维细胞和内皮 细胞迁移, 特异作用于小血管, 促进渗透。血管内皮细 胞生长因子一 B与血管内皮细胞生长因子一 A氛基酸结 构相似, 有 1 8 6 和 1 6 7两种异构体。1 8 6 属分泌型, 而 1 6 7高度碱性, 常与硫酸肝素聚糖结合, 体外实验证实 了有内皮细胞丝裂原活性。 血管内皮细胞生长因子促血管生成作用具有剂 量依赖关系。吴仕和等3 1在纤维蛋白凝胶中加入不同 浓度的血管内 皮细胞生长因 子1 6 5 ( 5 , 1 0 , 1 0 R
27、 g / L ) 与血 管内皮细胞复合培养, 结果证实: 在血管内皮细胞生长 因子1 6 5 为1 0 t ,g / L 组和2 0 R g / L 组中 , 血管内 皮细胞 在立体培养中形成血管样结构。血管内皮细胞生长因 子 1 6 5 为2 0 ,g / L 组比1 0 L g / L 组形成血管样结构的 时间更早、 结构更长。血管内皮细胞生长因子 1 6 5力 5 w g / L 组和对照组均无血管样结构形成, 但可见细胞 团聚。但血管内皮细胞生长因子的剂量主要影响新生 血管形成的距离, 而非新血管的密度, 血管密度主要 受因子种类的影响。虽然对局部持续性释放细胞因子 在促进血管形成中的
28、优势已经比较明确, 但剂量因素 在这一过程中的作用则有待研究。尽管随着血管内皮 细胞生长因子剂量的增加血管的数 目呈现线性增多, 但血管的密度却相对恒定4 1 0 1 .2 成纤维细 胞生 长因 子 成纤维细胞生长因子家族和血 管内皮细胞生长因子均是经过临床证实具有促血管生 成活性的细胞因 子阎 。它既是成纤维细胞有丝分裂原, 也 是内皮细胞趋化因子, 可有效促进血管生成。其作用可 能是间接通过血管内皮细胞生长因子及受体而起作用。 碱性成纤维细胞生长因子通过与血管内皮细胞生长因 子基因的启动子S P l 区结合并使之激活, 导致血管内 皮 细胞生长因子的表达增加,从而促进血管再生。 酸性成纤
29、维细胞生长因子及碱性成纤维细胞生长因子是强烈的 内皮细胞有丝分裂原, 通过细胞表面的硫酸乙酞肝素蛋 白多糖结构作用于细胞内的酪氨酸激酶受体。 像血管内 皮细胞生长因子一样成纤维细胞生长因子也可刺激内 皮细胞产生纤维蛋白溶酶原激活剂及金属蛋白酶。 但成 纤维细胞生长因子无分泌信号序列, 临床应用其基因片 段过程中必须对其基因序列进行改造。 1 . 3血管 生 成 素 血管生成素包 括血管生成素1 , 2 , 3 , 4 , 与血管生成关系密切的是血管生成素 1 和血管生成素 2 ,均与T i e - 2 (t y r o s i n e k i n a s e w i t h i m m u n
30、 o g l o b u - l i n a n d E G F - l i k e d o m a i n s ) 受体结合。 血管生成素1 和血管生成 素2 蛋白相对分子质量约7 5 0 0 0 ,均包括有N末端绞 股螺旋链和C末端胶原纤维样区,纹股螺旋链区介导 配体单体间的同源多聚体连接, 而胶原纤维样区介导配 体受体间的生物信号传递 阎 。血管生成素 1 基因位于 8 8 2 2 .3 - q 2 3 , 在肌肉 、 子宫等血管 丰富组织内 广泛表达, 特异性作用于血管内皮细胞表面的T i e - 2受体, 促进受 体自 身 磷酸化叹表达活化T i e 2 的内 皮细胞, 吸引血管 平
31、滑肌细胞、 周细胞等血管周围细胞包围、 支持内皮细 胞, 形成完整血管壁, 促进血管重塑、 成熟, 由单内皮细 胞层形成多细胞的精细血管结构, 直至血管成熟, 维持 血管完整性和调节血管功能。在成熟血管中, 血管生成 素 1 还增加内皮细胞和周细胞间连接,维持内皮细胞 静息状态的血管完整性, 抑制内皮细胞调亡, 促进血管 损伤后再内皮化。血管生成素2 基因定位于第8 号染 色 体短臂上( 8 8 2 3 ) 。血管生成素2 是血管生成素1 的 拮杭剂, 在内皮细胞竞争、 抑制血管生成素 1引起的 T i e 2 磷酸化反应及内皮细胞趋化作用, 使血管变形和 消退同 。 血管内皮细胞生长因子与血
32、管生成素 1 在胚胎 形成过程中具有协同作用,即血管内皮细胞生长因子 促进内皮细胞增殖与分化并形成不成熟的血管,而血 管生成素1 则诱导血管稳定。对于成人而言, 血管生成 素 1 与T i e - 2受体共同保持血管稳定,而血管生成素2 的上调可打破这种稳定状态,在这种条件下内皮细胞 不再附着于周细胞及细胞外基质,而是在血管生成信 号的作用下产生血管形成作用9 ) 0 1 .4 血小板衍化生长因子血小板衍化生长因子可在体 内诱导血管形成, 但不直接影响内皮细胞增殖, 在创伤 I S S N 1 6 7 1 - 5 9 2 6 C N 2 1 - 1 4 7 0 / R中国临床康复2 0 0 6
33、 年 1 月1 0日第t o 卷第1 期 愈合过程中起促进形成功能性血管的作用。血小板衍 化生 长因 子受 体的 表达只 位于 部分内 皮细 胞上气 大 部 分是形成过程中的内皮细胞管及微血管内皮细胞, 但 静息期内皮细胞表面无表达。目 前认为血小板衍化生 长因子在血管形成的后期起作用, 是成纤维细胞和平 滑肌细胞生长迁移的刺激列, 但对内皮细胞和神经细 胞的作用并不显著。 1 .5 转 化 生 长 因 子a 转化生长因子有3 种异构体( 阻, p 2 , R 3 ) 。 其中转化生长因子R 1 具有强烈的刺激血管生 成的作用。 转化生长因 子R 在体外抑制内 皮细胞增殖, 但时体内 血管形成
34、作用有促进作用。转化生长因子R 及其受体对于内皮细胞分化及建立和维持血管壁的完 整性方面具有重要作用。可能主要是通过招募巨噬细 胞和成纤维细胞并分泌血管生成相关因子而发挥稳定 血管壁作用。稳定血管壁对于不同阶段和表型的内皮 细胞具有不同的作用。 转化生长因子R 的体内 促血管形成作用有争议。 C h e u n g 等 110 1认为, 在骨9板中的转化生长因 子田 有杭 血管形成作用,并且其杭血管形成作用可以用杭转化生 长因 子附抗体来消除。 但R a m o s h e b i 等P 9 发现, 用转化 生长因 子R 1 可以 使鸡的 尿囊 绒膜上有明 显的 血管 形成。 1 .7其 他
35、相 关因 子 如胰岛素样生长因 子I 具有促血管 形成作用, 其受体分布于骨、 视网膜及主动脉的血管内 皮细胞, 可诱导视网膜上皮细胞、 血管内皮细胞及各种 肿瘤细胞血管内皮细胞生长因子m R N A的表达, 也可在 体外诱导培养的牛视网膜内皮细胞和人血管内皮细胞 形成管状组织。肝细胞生长因子是一种多效性因子, 参 与胚胎发育、 器官再生、 创伤愈合及血管生成等生物学 过程。可调控上皮细胞、 黑色素细胞及内皮细胞等的迁 移及生长。 肝细胞生长因子能促进体外培养的人微血管 内皮细胞的迁移和增殖, 以及诱导体内新血管形成。 骨形态发生蛋白是否有促血管形成作用尚有争议。 D e c k e r s
36、等1 2 1研究发现, 用骨形态发生蛋白2 作用于大鼠 的成骨前体细胞可增加血管内皮细胞生长因子的分泌 量, 而且血管发生作用明显增加, 说明骨形态发生蛋白2 通过血管内皮细胞生长因子合成的增加促进血管化。 B o u l e t r e a u 等1 3 1证实血管内皮细胞生长因子可上调成骨 细胞骨形态发生蛋白2的表达, 成骨及其前体细胞和血 管内皮细胞之间存在相互协同的促进关系。 李建军等14 1 发现骨形态发生蛋白2 基因转染使人骨髓基质干细胞 血管内皮细胞生长因子表达增加。但是L e v i n e 等 15 1认 为, 骨形态发生蛋白对血管形成只有轻微或没有作用。 2 促血管生长因子
37、在组织工程组织血管化中的应用 促血管生长因子促进血管形成, 可以加速血供, 但 在实际应用中 存在下列问 题: 因子半衰期过短, 代谢 降解过快, 不能持续足够时间。 因子易 被代谢流失, 不能在局部形成有效浓度。 因此, 目 前已从血管生成因 子治疗技术向基因治疗技术和缓释技术方面发展。 2 . 1 促血管生长因子控释系统由于血管再生是细胞因 子启动的调控过程,直接补充局部相关因子就具有最 直接的意义。促血管形成生长因子在使用的过程中应 该保持足够的局部浓度和作用时间,并且释放平稳。 同时, 多数调控因子对血管生成具有很强的刺激作用, 全身大剂量给药会产生严重副作用 16 1 。 因此, 利
38、用局部 缓释系统调节各种因子的释放促进血管生成是较好的 选择。 模拟内源因子释放的组织工程支架有以下要求: 在支架构建时维 持蛋白、 糖蛋白 及其他分子的活性。 精确调拉因子释放动力学。 能够单独控制2 个或 更多的分子类型。 能靶向传输给特定的细胞群。常 用的载体与血管生长因子复合方法有水溶胶、肝素结 合因子传输系统、 双乳化系统包埋法、 超临界工艺等。 血管内 皮细 胞生长因 子半衰期t .-L ( 6 m i n ) , 在体内 很快失活。如果大剂量全身给药, 有血肿形成、 血压降 低、 心率加快、 心功能下降等副作用。 血管内皮细胞生长 因子的控释材料可有效促进血管的生成。S h e
39、r i d a n 等17 1 采用气体发泡聚合方式将碘 1 2 5 标记血管内皮细胞生 长因子与聚乳酸和聚乙醇酸共聚物进行复合,其中在 以7 5比2 5 比例和8 5 比1 5 比例复合的共聚物,缓释 血管内皮细胞生长因子时间分别为7 0 d 和2 d ,而且 均保持着生长因子活性,表明该新材料可劝释放的时 间和剂量进行一定程度0的控制。E l c i n等18 1将含血管 内皮细胞生长因子 1 6 5的钙藻酸盐微球结合到支架材 料, 移植到小鼠体内3周则出现广泛新生血管化, 而对 照组小鼠无明显血管形成,提示该控释系统用于组织 工程和创面愈合中能促进血管生成。Z i s c h 等11 9
40、 1 + 1 用化 学加成方法使血管内皮细胞生长因子 1 2 1 和血管内皮 细胞生长因子 1 6 5 分子共价结合于基质表面,在实验 中显示出良好的促血管生成作用。P e t e r s 等29 将血管内 皮细胞生长因子缓释技术与局部人微血管内皮细胞种 植相结合, 成功的在裸鼠体内构建了成熟的人血管, 表 明具有生长因子控释作用的材料在治疗性血管形成中 具有良好的应用前景。Y a o等2 11将肝素共价交联于胶 原基质材料,利用血管内皮细胞生长因子 1 6 5 与肝素 结合制成缓释材料, 植入鼠背部皮下, 证实其血管化明 显优于未结合血管内皮细胞生长因子 1 6 5的对照。 碱性成纤维细胞生
41、长因子控释材料也可促进血管 生成。 Wi s s i n k 等2 2 1 利用肝素胶原基质控释碱性成纤维 细胞生长因子以促进复合于材料上的内皮细胞增殖、 构建人工血管, 2 8 d时仍有良 好释放。 T a n i h a r a 等2 3 1 用 肝素、 海藻酸共价交联控释碱性成纤维细胞生长因子, 显示其可防止碱性成纤维细胞生长因子的早期、快速 释放和流失, 在 1 个月内缓慢释放。 2 周时即可观察到 中国临床康复 第 7 0 着 第 l 期2 0 0 6 - 0 1 - 1 0出 版 C h i n e s e J o u r n a l o f C l i n i c a l R e
42、 h a h i l i t a t io n , J a n u a r y 1 0 2 0 0 6 V o l . 1 0 N o . 1 显著的细胞渗透和血管形成。 L e e 等24 1 应用预涂的P L A 构建人工肝并植入肠系膜, 结果7 2 h 后9 9 %的碱性成 纤维细胞生长因子局部释放, 毛细血管密度由对照组 的每高倍视3 0 . 5 上升为4 3 . 8 , 肝细胞数量比对照组多 2 . 5 倍。 L e e 等125 1 用裸鼠进行实验, 比较分别用血管内皮 细胞生长因子和碱性成纤维细胞生长因子复合构建 的海藻酸材料植入皮下后的新生血管形成率, 用血管 内皮细胞生长因子
43、的血管形成高于碱性成纤维细胞 生长因子者。N a k a h a r a 等12 6 1 利用胶原和包含的碱性成 纤维细胞生长因子明胶微球构成三明治膜, 并采用原 位组织工程技术修复贝克犬齿骨缺陷,观察4周, 只 有碱性成纤维细胞生长因子处理组的血管化和新骨 形成活跃。目前已发展到质粒的控释, 兼顾基因工程 与药理学的特点。 其他血管生长因子的控释材料也有研究。 如 E l c i n 等z71用壳聚糖一 白蛋白微球作为载体制作E C G F缓释 剂, 在体外3 周时仍可保持( 0 .5 w t % ) / d 的平稳释放, 植 人大鼠腹股沟区7 d 后有大量的新生血管形成,对照 组( 直接注
44、射E C G D 在同等时间无明 显新生血管形成。 2 . 2 生长因子基因转染用传统的重组蛋白模式应用血 管生成相关因子, 具有易于进行精确的剂量控制的优 点。 但细胞因子价格昂 贵, 难以在体内 保持持续的有效 浓度, 同时不能自我调节, 很大程度上限制了广泛的应 用前景。生长因子不能持续有效地支持新生血管网的 形成, 就不能防止血管形成后的退化和塌陷。利用基 因转染技术将基因整合进宿主细胞, 可以维持相对较 长时间的因子分泌, 同时宿主细胞分泌的蛋白可有自 我调控和反馈机制, 明显改善目前应用因子治疗无法 了解精确给药剂量的缺陷。另外, 宿主细胞分泌的蛋 白也防止了排异反应的发生。因此,
45、 已对促血管生长 因子的转染促进血管化进行了研究, 显示出良好的应 用前景。血管内皮细胞生长因子基因第一外显子含一 分泌肤序列,能使血管内皮细胞生长因子从细胞内完 整分泌出来, 即使基因转染效率很低, 通过旁分泌作用 也能发挥作用,因此血管内皮细胞生长因子基因成为 促血管生成的主要候选基因。 目 前常用的基因治疗技术包 括: ( ! ) D N A的直接注 射。 转基因 技术。 材料控释技术。 A r s i c 等124 将带有 血管内皮细胞生长因子及血血管生成素基因逆转录病 毒载体注射到大鼠肌肉组织中并观察肌肉中新生血管 的情况,结果发现单纯注射血管内皮细胞生长因子基 因组有成型的血管形成
46、, 局部血流增加明显, 单纯注射 血管生成素基因组无明显的血管形成过程,而同时注 射两种基因则使新形成的血管渗漏更少。S h y u 等19 1直 接将血管生成素 1 裸质粒注射入兔缺血下肢,肌肉取 样检测有蛋白表达;下肢毛细血管网密度明显高于对 照组。裸质拉的优点是方便, 但转染效率低下。H i d a k a 等P O I 用腺病毒介导肝细胞生长因子转染牛半月板细胞, 复合于P G A支架上, 构建并诱导血管化半月板。 置于裸 鼠皮下观察 8周,分析显示血管形成比对照组高2 .5 倍。 A j i o k a 等13 11将血管内 皮细胞生长因 子基因 转染到鼠 肝细胞中 , 然后用由胶原
47、包被过的尼龙膜将转染了血管 内皮细胞生长因子基因的肝细胞包裹起来, 移植入腹腔 紧贴肝脏的部位。 3 周后发现尼龙膜被厚厚的一层血管 网包裹, 组织学检查发现血管穿过尼龙膜伸入到包裹内 的肝细胞间, 形成发育良 好的血管网。 用反转录一 聚合酶 链反应检测发现包裹中的肝细胞在 3周后仍然表达白 蛋白, 表明穿过包裹的血管为肝细胞的成活提供了足够 的营养和氧。 非病毒基因转染系统具有更好生物相容性和载体 生物可降解性, 利用材料支架可在局部形成基因转染。 由于在细胞浸润过程中,材料不断降解的同时细胞接 受基因防止了基因载体过快失效, 因此形成控释作用。 基质提供的巨大接触面积提高了基因转染的效率
48、, 保 证了基因转染过程的局限。 D N A载体材料可分为疏水 性( 如聚乳酸聚乙醇酸共聚物及聚醉等) 和亲水( 透明 质酸, 胶原, 聚乙二醇等) 聚合物两类。 3 展望 血管形成是细胞、生长因子和细胞外基质相互作 用的结果,如何促进促进组织工程组织血管化将是组 织工程领域的重要研究内容。进一步深入研究生长因 子调控作用,尤其是促进血管生成和抑制血管生成的 生长因子的相互关系,对生长因子在组织工程组织的 血管化应用具有极其重要的意义。 4 参考文献 1 C a s s e l l O C , H o f e r S O , M o r r i s o n W A , e t a l . V
49、a s c u l a r i s a t i o n o f t i s s u e - e n g i n e e r e d gr a f t s : t h e r e g u l a t i o n o f a n g i o g e n e s i s i n r e s c o n s t r u c t i v e s u r g e ry a n d i n d i s e a s e s t a t e s . B r J P l a s t S u r g 2 0 0 2 ; 5 5 ( 8 ) : 6 0 3 - 1 0 0 2 G i l l e H , K o v a l s k i J , L i B , e t a l . A n a l y s i s o f - b i o l o g i c a l e f f e c t s a n d s i g n a l i n g p ro p e rt i e s o f F l t - 1 ( V E G F R - 1 ) a n d K D R ( V E G F R - 2 ) . A r e a s s e s s m e n t u s i n g n o v - e
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