极低频脉冲电磁场定向促进新生血管形成的研究

组织工程产品的血管化是制约其走向临床应用的关键，目前尚无理想的方法促进组织工程产品新生血管的形成。研究显示，极低频电磁场（ELF-EMF）不仅促进血管内皮细胞增殖、迁移、分泌FGF-2及血管萌出，还促进动物体内毛细血管网的形成。因此，本项目拟以ELF-EMF为手段，以脐血源性内皮祖细胞为种子细胞，以组织工程皮肤为载体探讨ELF-EMF对组织工程产品血管化的定向促进作用。首先研究ELF-EMF对种子细胞的增殖、迁移、凋亡及血管形成相关因子表达的影响；其次在细胞共培养、组织工程真皮模式下，探讨ELF-EMF对新生血管形成和形成血管成熟的影响并将构建的血管化真皮组织移植于裸鼠皮肤损伤模型上，观察其血管结构与裸鼠自身血管吻合情况。本研究旨在建立一种安全、有效、价廉的组织工程产品血管化的新方法，为利用ELF-EMF构建组织工程产品血管化的研究奠定理论基础；也为进一步完善电磁场的生物效应提供理论依据。

组织工程产品的血管化是制约其走向临床应用的关键，当体积达到数立方毫米以上时, 其内部的细胞将难以通过渗透作用获得营养和氧分的支持，而必须要求毛细血管的长入才能维持其正常的代谢，否则移植后由于宿主血管未及时长入而导致营养和氧气供应的不足，使生物支架内细胞死亡，最终导致移植失败。因此，构建血管化的组织工程产品是保证移植后器官得以存活的前提条件之一。但是目前尚无理想的方法促进组织工程产品新生血管的形成。本项目提出了一种全新的利用极低频脉冲电磁作用来改善血管种子细胞生存微环境的策略，采用脐血源性血管内皮祖细胞为种子细胞，以组织工程皮肤为载体探讨极低频脉冲电磁对组织工程产品血管化的定向促进作用。.本研究首先研究了极低频脉冲电磁对血管内皮祖细胞的增殖、迁移、凋亡及血管形成相关因子表达的影响；其次在血管内皮细胞和成纤维细胞共培养、组织工程真皮模式下，探讨极低频脉冲电磁对新生血管形成的影响并将构建的血管化真皮组织移植于裸鼠皮肤损伤模型上，观察其血管结构与裸鼠自身血管吻合情况。.结果显示：极低频脉冲电磁场对血管内皮祖细胞的作用具有强度和作用时间的依赖性，频率为15Hz、磁感应强度为1mT、作用时间为4h的脉冲电磁场作为本研究的最佳电磁参数组合。定量及半定量分析表明极低频电磁场显著地促进血管内皮祖细胞增殖、迁移，抑制细胞凋亡，而且Real time-PCR和 West blot结果证实极低频电磁场促进血管内皮祖细胞分泌Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白和碱性成纤维细胞生长因子。.极低频电磁作用于血管内皮祖细胞和成纤维细胞共培养体系中促进细胞形成聚集体并在其中形成管腔样的血管结构，将这种细胞聚集体植入裸鼠皮下1周后，移植物中的管腔样结构与裸鼠体内自身的血管结构相吻合。与单细胞结果相类似，极低频电磁场促进共培养体系分泌大量的细胞外基质和碱性成纤维细胞生长因子。.采用脱细胞真皮基质支架材料复合血管内皮祖细胞和成纤维细胞构建的含血管结构的组织工程真皮中，在极低频脉冲电磁作用下，构建的组织中血管结构数量显著地多于未处理组。动物移植实验显示，创面愈合形成的真皮层中含有丰富的血管结构而且该血管结构已经与宿主体内自身的血管结构相吻合；极低频脉冲电磁处理显著的促进创面愈合部位形成功能性的血管结构。.综上所述，本项目从单细胞、细胞共培养以及三维组织三个层次来证实了极低频脉冲电磁作用不仅可以促进血管内皮祖