木木西里仪器说 | 人工血管移植物模拟缺氧反应促进血管再生
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【木木西里仪器说 | 人工血管移植物模拟缺氧反应促进血管再生】
中文标题：模拟缺氧反应促进人工血管移植再生
研究对象：大鼠腹主动脉模型——人工血管再生
发表期刊：Biomaterials
影响因子：10.317/Q1
研究背景
组织损伤后细胞向缺氧转化可以改善多个组织的血管生成和再生 。 为了利用这一优势 ， 目前已制备了许多模拟缺氧的支架 ， 但植入人工小直径血管移植物(SDVGs)的氧气接触状态尚未被研究 。
因此 ， 作者测定了静电纺丝PCL移植物植入大鼠腹腔动脉后的氧接触状态 。 经测定可知：移植物的腔壁和腔壁近端为常氧区 ， 只有移植物内部为缺氧区 。
鉴于这种不同的氧接触状态和血管再生是人工小直径血管移植物（SDVGs）植入成功的关键因素 ， 作者研究了修饰二甲基羟醛甘氨酸(DMOG、HIF-1α稳定剂)的人工小直径血管移植物（SDVGs）来模拟缺氧反应 ， 从而改善人工血管移植物的血管再生 。
研究思路
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主要研究结果
1、 静电纺丝PCL移植物体内氧接触状态
对静电纺丝PCL移植物植入大鼠腹主动脉后的氧接触状态进行评估 ， 证实了低氧探针检测腹部环境组织缺氧的特异性和有效性 。 接着 ， 用低氧探针检测PCL移植物的氧接触状态：PCL移植壁内侧和外侧为常氧区 ， 只有移植物壁内部为缺氧区 。
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图1：PCL移植物植入大鼠腹腔动脉7天后氧接触状态的原位评价2、DMOG对内皮功能的影响
通过WB检测HUVEC的HIF-1a表达、ELISA检测VEGF分泌、CCK-8检测细胞增殖、划痕试验评估细胞迁移、DAF-FM荧光测定细胞内NO的产生 ， 综合表明三种负载DMOG的PCL移植物释放的DMOG均对改善HUVEC功能有积极作用 ， 不过这种效应也表现出剂量依赖性 。
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图2：PCL 移植物释放的DMOG对HUVECs功能的影响3、DMOG对巨噬细胞功能的影响
通过WB检测巨噬细胞RAW264.7中HIF-1α ， 发现PCL-1.6D组表达量显著高于其他组 ， 同时PCL-1.6 D组IL1b、IL6、Tnfa和Ifng基因显著下调 ， Tgfb1、IL13、Arg1、Fizz1基因显著上调 。
通过将移植物和巨噬细胞、HUVECs细胞共培养发现三种DMOG负载的PCL移植物均可改善HUVECs迁移 ， 通过移植物和巨噬细胞、SMCs细胞共培养发现PCL-1.6D组培养的巨噬细胞能更有效地上调SMCs中α-SMA和MYH蛋白的表达 。
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图3：负载 DMOG的PCL移植物释放DMOG对巨噬细胞行为的影响4、移植7d后 ， HIF-1α表达及炎症反应评估
基于PCL-1.6D移植物对内皮细胞和巨噬细胞功能的调节能力 ， 选择PCL-1.6D组作为大鼠腹腔动脉置换模型的最佳候选；移植7天后 ， 彩色多普勒超声检测显示 ， 两种类型的移植物术后仍保持通畅 。
WB结果显示 ， PCL-1.6 D组HIF-1α的表达明显高于PCL移植物 。 qRT-PCR结果也表明PCL-1.6D移植物中HIF-1α蛋白调控的基因(Vegf、Cxcl12、Fgf2)显著上调 ， 优于PCL移植物 。
免疫荧光显示 ， PCL和PCL-1.6D移植物中CD68+巨噬细胞的数量相似 ， 而PCL-1.6 D移植物中可见更多CD206+抗炎巨噬细胞 。 这些结果表明PCL-1.6D移植物释放的DMOG使更多巨噬细胞极化为抗炎M2表型 。
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图4：移植7天后 ， PCL和PCL-1.6 D移植物组HIF-1α蛋白表达及巨噬细胞极化测定5、移植4周后 ， 血管再生分析
植入4周后 ， PCL和PCL-1.6D组均无血栓、动脉瘤和狭窄出现 。 与PCL移植物相比 ， PCL-1.6D组释放DMOG可有效增加细胞浸润、毛细血管和新生内膜形成 。
免疫荧光染色检测移植物的炎症状态 ， PCL移植物和PCL-1.6 D组中CD68+巨噬细胞的数量比较接近 ， 而PCL-1.6D组中CD206+抗炎巨噬细胞显著升高 。
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图5：植入1个月后观察移植物的开放程度和炎症反应
植入4周后 ， SEM图像显示PCL-1.6D组的吻合口、四分之一和中间位置已被一层融合的内皮细胞（ECs）覆盖 ， 而PCL移植物只有吻合部位显示ECs覆盖 。
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