【摘要】：肝臟是維持人體正常生理活動的主要器官之一,近年來由于肥胖和糖尿病等發(fā)病率的持續(xù)增加,肝臟中糖和脂肪代謝的生理和病理研究尤其受到關注。肝細胞體外培養(yǎng)為肝臟病理和藥理研究提供了高通量且成本低廉的研究工具。由于肝細胞聚集體培養(yǎng)最接近其體內的形態(tài)與結構,在維持細胞活率和功能上優(yōu)于其他體外培養(yǎng)方式,因此被寄予厚望,但也面臨調控規(guī)律和機理仍然缺乏的問題,這限制了其應用。因此,本文采用透明可視的水凝膠為研究平臺,探索肝細胞自組裝的調控規(guī)律和聚集機理,指導肝細胞組織化反應器的構建,并考察該反應器的糖和脂肪代謝水平及肝臟中降糖降脂藥物的作用。首先,通過對海藻酸鈣與PEG水凝膠三維空腔內肝細胞自組裝的研究發(fā)現,空腔促進了肝細胞自組裝,空腔構型、尺寸、細胞接入密度等因素均通過調節(jié)細胞的堆積層數影響聚集體的形態(tài)和功能,且在細胞堆積4層時,聚集活率和功能表達最高。此外,添加生物大分子有助于細胞聚集。自組裝機理研究顯示細胞的聚集過程受微絲和微管調控,同時隨著聚集程度的增加,肝細胞整聯(lián)蛋白的表達逐漸減弱而鈣粘蛋白的表達增強。此外,肝細胞聚集過程中會重排胞外基質膠原。其次,本文通過對膜材料的篩選確定共混比為10%的PEG接枝聚砜中空纖維膜具有較優(yōu)的促細胞聚集能力。采用水凝膠平臺中獲得的較優(yōu)促細胞聚集參數,構建了基于中空纖維膜的肝細胞組織化反應器。該反應器中肝細胞可在18 h內快速形成柱狀聚集體,其活率、尿素／白蛋白分泌量以及I相代謝酶活性等肝功能指標均優(yōu)于三明治培養(yǎng)方式,且更接近體內肝臟表達水平。此外,該反應器也適用于人源性肝細胞的培養(yǎng)。最后,對上述組織化反應器進行糖和脂肪代謝功能和反映降糖降脂藥物作用的評價。結果發(fā)現,相對于單層貼壁與三明治培養(yǎng)方式,組織化反應器的糖和脂肪代謝能力更接近體內肝臟水平,且可維持4d以上；且該反應器可較敏感地響應胰島素、胰高血糖素等激素的刺激和高葡萄糖濃度作用后的毒性反應。正如我們所料,該組織化反應器能比較正確地反映PPAR激動劑類降糖降脂藥物(曲格列酮、GW501516以及非諾貝特)對肝臟糖、脂代謝水平及相關基因表達的調節(jié)作用。綜上所述,促進肝細胞自組裝的組織化反應器在肝特異性功能、糖和脂肪代謝水平以及反映降糖降脂藥物作用情況等方面均更接近體內肝臟的行為。本研究不僅充實了組織化反應器的設計理念,也為肝細胞反應器在肝臟生理和病理等領域更好的應用奠定了基礎。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R575

【參考文獻】

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1 周U，

本文編號：2605612