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角膜内皮细胞通过“泵-漏”机制和物理屏障功能保证角膜的正常厚度和透明度。穿透性角膜移植和后板层角膜移植是治疗角膜内皮细胞失代偿的主要方法,但是受到供体来源缺乏等问题的限制。体外构建角膜后板层替代损伤的角膜内皮是目前研究的热点。
目的:分离培养猫角膜内皮前体细胞并诱导多向分化。将角膜内皮前体细胞接种于猪角膜脱细胞基质,体外构建角膜后板层。
方法:胶原酶联合胰酶消化法分离培养猫角膜内皮细胞,对角膜内皮细胞周期及体外增殖能力进行分析;用平板克隆形成试验分离培养角膜内皮前体细胞并鉴定;培养角膜内皮前体细胞分化为内皮细胞,并对前体细胞进行成骨、成软骨及成脂诱导;1%Triton X-100联合通风干燥法制备猪角膜脱细胞基质载体,将角膜内皮前体细胞接种于载体,体外构建角膜后板层,进行形态学和组织学检测。
结果:应用胶原酶联合胰酶消化法,每片角膜可以得到1×105~2×105个角膜内皮细胞,培养5天细胞可以融合成片,连续传代8次形态活力良好。(78.14±3.28)%的角膜内皮细胞停留于G1期,外周角膜内皮细胞的增殖能力强于中央。平板克隆形成试验得到的角膜内皮前体细胞呈克隆样生长,外周和中央角膜的克隆形成率分别为(0.102±0.02)%和(0.054±0.03)%,克隆表达nestin。形成克隆的细胞传代后克隆形成率下降。角膜内皮前体细胞可以分化为角膜内皮细胞,表达AQP-1和ZO-1;经成骨诱导后ALP合成增多,表达Ⅰ型胶原和骨钙素,形成矿化结节;成软骨诱导后没有形成软骨陷窝,不表达Ⅱ型胶原,部分细胞外基质被阿利辛蓝异染;成脂诱导后没有出现脂滴,油红O染色阴性。构建的角膜后板层由角膜内皮前体细胞和脱细胞基质载体构成,载体透明,结构致密,无细胞成分残留,前体细胞分化成内皮细胞,形成连续的单层,细胞与载体贴附紧密,构建的后板层结构与正常角膜后板层组织相似。
结论:胶原酶联合胰酶消化法可以得到大量的角膜内皮细胞。角膜内皮细胞中存在前体细胞,角膜内皮前体细胞具有较强的增殖能力、一定的自我更新能力和分化能力。以猪角膜脱细胞基质为载体接种角膜内皮前体细胞可以构建角膜后板层。