超聲微泡聯(lián)合Ad-EGFP-HIF-1α介導EPCs移植治療大鼠心肌梗死的實驗研究.pdf

1、冠心病是影響人類生命健康的主要疾病之一，雖然傳統(tǒng)的藥物治療、冠狀動脈介入治療以及冠脈旁路移植等技術的廣泛應用，使冠心病患者的病死率呈下降趨勢，但相當一部分冠心病患者仍不適宜上述治療方法。心肌血管新生是當前缺血性心臟病研究的重點和難點。近年來，國內外學者利用干細胞移植，通過血管及其心肌細胞的再生來治療缺血性心臟?。↖schemic heart disease，IHD），目前研究較多的是單個核細胞（Mononuclear cells，MNC

2、s）和間充質干細胞（Mesenchymal stemcells，MSCs），但是由于移植成分較復雜，隨著臨床應用例數(shù)的增多，不良反應的報告也日趨增多。
　　 內皮祖細胞（Endothelial progenitor cells，EPCs）是一類能循環(huán)、增殖并分化為血管內皮細胞（Endothelial cells，ECs）的前體細胞，但尚未表達成熟血管ECs表型，也未形成血管。它包括從血液母細胞到成熟ECs之間多個階段的細胞。EP

3、Cs有促進組織器官，尤其是缺血組織器官ECs修復，建立側支循環(huán)和恢復血供的作用，它不僅參與胚胎時期的血管形成，而且在出生后成體的血管生成中也起重要作用。
　　 干細胞移植主要有經(jīng)冠狀動脈內注射、經(jīng)心內膜下注射、開胸心內注射及經(jīng)靜脈移植等幾種方式。研究表明，采用上述方式進行細胞移植均可不同程度的改善缺血性心臟病患者的心功能，但是需要高濃度的干細胞，而且前三種移植方式必須在介入操作情況下才能完成；經(jīng)靜脈干細胞移植途徑接近于無創(chuàng)，但大

4、量細胞可隨血流遷移至其他組織、器官，引起不必要的血管新生。因此，很有必要尋找一種既能通過靜脈途徑輸入又能在靶組織內定向轉移的細胞移植方法。
　　 近年來研究發(fā)現(xiàn)，超聲微泡作為增強組織灰階顯像的造影劑，也可用于藥物或基因傳遞。將特定的藥物或基因與微泡結合在一起，通過外周血管注射，經(jīng)體表超聲定位輻照破壞微泡，可使藥物或基因在特定組織內定位釋放。微泡破裂后產(chǎn)生的生物學效應可使靶組織微環(huán)境改變，如毛細血管內皮間隙增寬，細胞膜通透性增高，

5、從而使藥物或基因進入特定的組織內。
　　 另外，超聲輻照微泡可以引起局部組織的炎癥反應，引起炎細胞聚集，炎性因子的釋放，從而產(chǎn)生一些潛在的生物學效應。有研究證實，超聲破壞微泡可增加局部組織血管內皮細胞粘附分子1（Vascularcell adhere molecular-1，VCAM-1）的表達，從而促進骨髓MNCs粘附于內皮上，增加MNCs的歸巢數(shù)量。
　　 在諸多用于治療IHD的基因選擇上，缺氧誘導因子1α（Hy-p

6、oxiainducible factor-1α，HIF-1α）作為機體氧穩(wěn)態(tài)調節(jié)的重要轉錄因子日漸引起人們的關注，HIF廣泛存在于人和哺乳動物的體內，可以上調多達150種細胞因子的表達，是組織、細胞在缺氧應答反應中最重要的調節(jié)因子。此外有研究證實，HIF-1α可以促進基質細胞衍生因子（Stromalcell-deftved factor-1，SDF-1）的表達，而SDF-1作為一種趨化因子，在干細胞的流動及遷移中起非常重要的作用，可增加

7、干細胞對缺血組織粘附及歸巢。
　　 基于上述理論基礎，超聲破壞微泡能否作為一種新型的促進EPCs定向移植的有效方法有待進一步探討，因此本課題利用超聲破壞微泡聯(lián)合載HIF-1α及增強型綠色熒光蛋白（Enhanced green rluorescentprotein，EGFP）的重組腺病毒Ad-EGFP/HIF-1α介導EPCs移植，觀察其對大鼠心肌梗死（Myocardial infarction，MI）的治療效果，為IHD的治療提

8、供一種新的途徑和方法。
　　 綜上，本課題研究主要包括以下三個部分：
　　 第一部分\大鼠骨髓源性EPCs的分離、培養(yǎng)及鑒定
　　 目的:研究大鼠骨髓來源的EPCs的分離、培養(yǎng)、鑒定方法以及向ECs分化的誘導條件。
　　 方法:Percoll密度梯度離心法分離SD大鼠股骨及脛骨骨髓MNCs，經(jīng)差速貼壁后取2次貼壁細胞置于纖維連接蛋白鋪被的培養(yǎng)板中，血管內皮細胞生長因子（Vascular endotheli

9、al growthfactor，VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（Basic fibroblast growthfactor，bFGF）及表皮細胞生長因子（Epidermal growth factor，EGF）誘導下培養(yǎng)2w，觀察其形態(tài)學改變，對其進行免疫細胞化學染色以及Dil標記的乙?；兔芏戎鞍祝ˋcetyl low density lipoprotein，acLDL）、FITC標記的荊豆凝集素1（Ulex europaeus

10、 agglutinin，UEA-1）雙熒光染色對其進行鑒定。
　　 結論:采用Percoll密度梯度離心法，在VEGF、bFGF及EGF培養(yǎng)體系下，可以獲得較高純度的EPCs，該細胞具有ECs的特性，經(jīng)體外誘導可以分化為ECs。
　　 第二部分、 Ad-EGFP/HIF-1α感染大鼠EPCs的實驗
　　 目的:研究含HIF-1α及EGFP的Ad-EGFP/HIF-1α感染大鼠EPCs的可行性。
　　 方法

11、：采用Percoll密度梯度離心法分離SD大鼠骨髓MNCs，VEGF、bFGF及EGF誘導培養(yǎng)，觀察其形態(tài)學變化，對其進行免疫學及功能學鑒定；Ad-EGFP/HIF-1α在HNK293細胞中進行擴增，之后感染體外培養(yǎng)的EPCs，分別于24，48，72，96 h采用倒置熒光顯微鏡觀察細胞表達EGFP的情況；MTT法檢測細胞生長活性；流式細胞儀檢測轉染率；RT-PCR法測定HIF-1α在EPCs中的表達。
　　 結論：重組腺病毒Ad

12、-EGFP/HIF-1α能夠有效地感染EPCs，感染后在mRNA水平可檢測到HIF-1α的表達，并對EPCs活性無明顯影響，為進一步研究轉基因的EPCs移植促進血管新生奠定了基礎。
　　 第三部分、超聲微泡聯(lián)合Ad-EGFP/HIF-1α介導EPCs移植治療大鼠心肌梗死的實驗研究
　　 第一節(jié) 超聲微泡聯(lián)合Ad-EGFP/HIF-1α介導EPCs歸巢大鼠缺血心肌
　　 目的：研究超聲破壞微泡聯(lián)合Ad-EGFP/H

13、IF-1α介導EPCs移植歸巢大鼠缺血心肌的可行性及有效性。
　　 方法：采用Percoll密度梯度離心法分離SD大鼠骨髓MNCs，VEGF、bFGF及EGF誘導培養(yǎng)，觀察其形態(tài)學改變，對其進行免疫學及功能學鑒定；Ad-EGFP/HIF-1α在HNK293細胞中進行擴增，之后感染體外培養(yǎng)的EPCs。將30只SD大鼠建立MI模型后隨機分為5組：①空白對照組（C），②超聲+微泡組（US+MB），③內皮祖細胞組（EPCs），④超聲+內

14、皮祖細胞組（Us+EPCs），⑤超聲+微泡+內皮祖細胞組（US+MB+EPCs）。建模成功后第3天，經(jīng)尾靜脈注入超聲微泡，同時超聲基因轉染治療儀輻照大鼠心前區(qū)，輻照條件：300KHz、2W/c㎡，輻照10s，間隔5s，共5min。建模成功后第5天、第7天行同樣處理，之后通過尾靜脈注射感染Ad-EGFP/HIF-1α的EPCs。EPCs移植后48h將大鼠處死，激光共聚焦顯微鏡觀察大鼠心肌組織內EPCs的分布；Western blot檢測H

15、IF-1α的表達。
　　 結論：超聲破壞微泡聯(lián)合.Ad.EGFP/HIF-1α介導EPCs移植可有效促進EPCs歸巢，為干細胞移植治療IHD提供了一種新的途徑。
　　 第二節(jié) 超聲微泡聯(lián)合Ad-EGFP/HIF-1α介導EPCs移植治療大鼠心肌梗死的研究
　　 目的：研究超聲破壞微泡聯(lián)合Ad-EGFP/HIF-1α介導EPCs移植治療大鼠MI的可行性。
　　 方法：采用Percoll密度梯度離心法分離SD

16、大鼠骨髓MNCs，VEGF、bFGF及EGF誘導培養(yǎng)，觀察其形態(tài)學改變，對其進行免疫學及功能學鑒定；Ad-EGFP/HIF-1α在HNK293細胞中進行擴增，之后感染體外培養(yǎng)的EPCs。將30只SD大鼠建立MI模型后隨機分為5組：①空白對照組（C），②超聲+微泡組（US+MB），③內皮祖細胞組（EPCs），④超聲+內皮祖細胞組（uS+EPCs），⑤超聲+微泡+內皮祖細胞組（US+MB+EPCs）。建模成功后第3天，經(jīng)尾靜脈注入超聲微泡，

17、同時超聲基因轉染治療儀輻照大鼠心前區(qū)，輻照條件：300KHz、2W/c㎡，輻照10s，間隔5s，共5min。建模成功后第5天、第7天行同樣處理，之后通過尾靜脈注射感染Ad-EGFP/HIF-1α的EPCs。EPCs移植后4w，超聲心動圖檢測大鼠左室收縮功能，HE染色檢測心肌梗死邊緣區(qū)新生血管情況，免疫組織化學（Immunohis-tochemistry，IHC）染色法檢測CD34的表達及微血管密度（Microvesseldensity，