食管内环外纵平滑肌层的构建及其在动物体内培育的研究

平滑肌细胞（SMC）是一类长梭状的单核肌肉细胞。食管平滑肌层含有明显的内环行和外纵行两层结构，其运动可为摄取物通过管腔产生蠕动波，使食物和水在其蠕动下从口腔运送至胃部。能否保持食管结构完整及其肌层蠕动功能的发挥是体外构建组织工程化食管的难点和重点。我们前面的研究主要集中在上皮层的构建，本申请中着重研究具有内环外纵结构的复层平滑肌组织的构建及其动物体内蠕动功能的培育，为以后将上皮层和平滑肌层复合以制得结构完整且具有生物功能的食管假体做好实验准备。另一方面，由于平滑肌在体内组织中的广泛分布，这一研究不仅能为将来制备工程化食管甚至用于临床建立前期实验数据库，更重要的也为体内其它组织和器官中的平滑肌层构建提供理论和实验依据，为其它组织和/或器官的再生或工程化提供技术和借鉴，因此，本项目的研究是具有科学价值的。

食管肌层含有明显的内环行和外纵行两层结构，分别由平滑肌细胞（SMC）（下三分之一段）和骨骼肌细胞（上三分之一段，中间段混合）为功能细胞，其运动可为摄取物通过管腔产生蠕动波，使食物和水在其蠕动下从口腔运送至胃部。能否保持食管结构完整及其肌层蠕动功能的发挥是体外构建组织工程化食管的难点和重点。我们前面的研究主要集中在上皮层的构建，本项目中着重研究具有内环外纵结构的复层平滑肌组织的构建及其在动物体内蠕动功能的培育。为了实现这个目标，我们以PDMS（聚二甲亚基硅烷）为微构模板，设计外表面和内表面分别具有垂直取向、连续和间断的尺寸可调的微槽模具，以力学性能合适的生物可降解和良好生物相容性的聚合物如聚氨酯（实验室合成）为基材，制备了具有复层微构造的管状支架，此微槽构造分别引导取自于动物体的原代平滑肌细胞取向生长，以形成内环形、外纵型的复层肌组织；以鼠、兔和猪为实验动物，将上述构建的复层支架首先在鼠体内进行试验，如大鼠皮下或背阔肌埋植，探索培育条件，跟踪检测支架的组织相容性、平滑肌层的生长情况等，重点探索血管形成和血供情况，得到了生长良好且有血管生成的支架培育参数，然后分别在兔子和猪的食管处进行片状支架和整段环状支架的肌层原位替代实验，目前的实验结果有效地证明了上述构建支架可引导内环外纵的复层肌组织的再生。这一结果为将来将上皮层和平滑肌层复合以制得结构完整且具有生物功能的食管假体做好了实验准备。另一方面，由于平滑肌在体内组织中的广泛分布，这一研究不仅能为将来制备工程化食管甚至用于临床建立前期实验数据库，更重要的也为体内其它器官中的肌层组织构建提供理论和实验依据，为其它组织和/或器官的再生或工程化提供技术和借鉴。