Implantation of a Tissue-Engineered Tubular Heart Valve in Growing Lambs

doi:10.1007/s10439-016-1605-7

.2017年2月；45(2):439-451.

doi:10.1007/s10439-016-1605-7。 Epub 2016年4月11日。

组织工程管状心脏瓣膜在生长羔羊体内的植入

杰·雷默¹, 泽珊·赛丹¹, 比·海尼¹, 马修·拉赫蒂², 詹姆斯·贝里², 罗伯特·特兰奎洛^三 4

附属机构

¹明尼苏达大学生物医学工程系，312 Church St SE，Minneapolis，MN，55455，USA。
²实验外科服务，明尼苏达大学，明尼阿波利斯，美国。
^三明尼苏达大学生物医学工程系，地址：美国明尼阿波利斯市教堂街东南312号，邮编：55455。tainan@umn.edu。
⁴明尼苏达大学化学工程与材料科学系，明尼阿波利斯，美国。tainan@umn.edu。

采购管理信息： 27066787
PMCID公司：项目编号：5064828
内政部： 2007年10月10日/10439-016-1605-7

组织工程管状心脏瓣膜在生长羔羊体内的植入

杰·雷默等。 Ann Biomed工程师. 2017年2月.

.2017年2月；45(2):439-451.

doi:10.1007/s10439-016-1605-7。 Epub 2016年4月11日。

作者

杰·雷默¹, 泽珊·赛丹¹, 比·海尼¹, 马修·拉赫蒂², 詹姆斯·贝里², 罗伯特·特兰基洛^三 4

附属机构

¹明尼苏达大学生物医学工程系，美国明尼阿波利斯市教堂街东南312号，邮编55455。
²美国明尼苏达州明尼阿波利斯市明尼苏达大学实验外科服务中心。
^三明尼苏达大学生物医学工程系，美国明尼阿波利斯市教堂街东南312号，邮编55455。tainan@umn.edu。
⁴明尼苏达大学化学工程与材料科学系，明尼阿波利斯，美国。tainan@umn.edu。

采购管理信息： 27066787
PMCID公司：项目编号：5064828
内政部： 2007年10月10日/10439-016-1605-7

摘要

目前的儿童心脏瓣膜置换术是次优的，因为它们不能进行体细胞生长。因此，儿童通常会进行多次手术来更换发育不良的瓣膜。在这项研究中，我们介绍了我们的组织工程儿童管状瓣膜的体内功能和生长潜力。通过使用可降解缝合线将两个去细胞的工程组织管按规定的模式缝合在一起，然后将其植入生长羔羊的主肺动脉，从而制造出瓣膜。在整个研究期间，植入后使用定期超声监测瓣膜功能。瓣膜在8周内功能良好，超过缝合强度半衰期4周，之后其不足指数恶化。移植瓣膜的组织学显示，宿主细胞从小叶表面开始，在工程根内广泛侵入。这些细胞表现出多种表型，包括内皮细胞、沉积的弹性蛋白和IV型胶原蛋白。尽管管子按照设计沿着可降解缝合线融合在一起，但小叶比其原始高度缩短。这种缩短被假设是由于缝合线退化前接合处的融合不足造成的。通过适当的连合加强，这种新型心脏瓣膜可以提供儿童瓣膜置换所需的体细胞生长潜能。

关键词：先天性心脏缺陷；心脏瓣膜；基质重塑；儿科；组织工程。

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数字

图1
管状组织工程瓣膜的图像（a）显示瓣叶、根部，（b）显示生理背压下瓣叶接合的短轴视图。（c）工程组织的三色染色横截面显示胶原蛋白（绿色）和非胶原蛋白（红色）；标尺为250μm。（d）植入时，工程问题（环向和轴向n=4）、肺瓣叶（环向n=3，轴向n=2）和肺动脉（环向：n=4，轴向n=3）在环向和轴向的极限抗拉强度和（e）切线模量。成对符号表示两组之间的p值<0.05。

图2
植入后（a，b）1周、（c，d）8周和（e，f）20周的心脏长轴超声图像。收缩期（a，c，e）和舒张期（b，d，f）的典型图像分别显示瓣膜的打开和关闭。对于所有图像，右心室位于左侧，箭头指向可见的传单。每个时间点的多普勒标尺显示在右侧。

图3
（a）动物体重、（b）瓣膜功能不全指数和（c）瓣膜直径与研究时间点的关系。（d）植入前后的小叶长度。对于所有面板，N=5。成对符号表示p值<0.05。x和y方向的误差条分别表示研究时间点和测量值的标准偏差。

图4
瓣膜的图像（a）在植入后立即拍摄，（b）在21.9周后以相同的尺度和方向进行移植。“L”和“H”分别指瓣膜的肺端和心端。在这两幅图像中，可以在自然肺动脉的正常表面上看到夹子。（c）心脏横切面显示21.9周后右心室厚度正常。（d）切开的移植瓣膜，显示其腔面和小叶。星星表示连合的原始位置。（e）传单的端视图。

图5
重建移植瓣膜（a、d、g）的横截面图像，近端位于左侧，远端位于右侧。（a）三色染色显示整个瓣膜（b）小叶和（c）根部都有胶原（绿色）。（d） Von Kossa染色显示瓣膜（e）小叶和（f）根部没有明显钙化，除了在三只动物的可降解缝合线附近形成钙化结节。箭头指向肺动脉吻合口附近的钙化（g）Verhoeff染色，以检测瓣膜（h）小叶和（i）根部的成熟弹性蛋白（黑色）。所有图像的比例尺均为250μm。

图6
植入12周或22周后瓣根和瓣叶细胞标记物和基质蛋白的比较。细胞标记物包括（a-d）α-SMA、（e-h）vWF和（i-l）CD45。基质蛋白免疫染色显示瓣膜根部和叶中存在（m-p）弹性蛋白和（q-t）IV型胶原。所有初级抗体都是红色的假彩色，并用Hoechst进行复染以显示细胞核。星号表示气门根部的内腔表面。

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