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心肌梗死在我国具有很高的发病率和死亡率。心梗后心肌细胞死亡,由于心脏再生能力极其有限,依靠其自身修复机制无法弥补损失的心肌细胞,梗死心肌组织纤维化及残存心肌的代偿性肥大进一步使患者发展为心力衰竭,进而导致死亡。现有治疗手段虽能在一定程度上缓解患者症状,但不能从根本上解决缺血后心肌损伤修复的难题,从而无法抑制心梗后负性心室重构,终将导致心衰。可注射性心肌组织工程策略,即以可注射性水凝胶材料为载体携带细胞和/或生长因子注射到心肌损伤部位进行损伤修复,有望成为除药物、血运重建术、心脏移植以外新的治疗手段。近年来,随着心肌组织工程可注射性水凝胶材料相关研究的不断深入,具有良好生物相容性的弹性材料逐渐受到研究人员的关注。研究表明,弹性水凝胶材料不仅可以作为携带细胞、生长因子等目标物质的载体,还因具备良好的弹性和可拉伸性,能够为心肌组织提供机械性辅助并改善梗死组织的力学微环境,从而改善梗死组织局部心肌运动障碍、降低室壁应力,有利于损伤部位的修复和心脏功能的改善。节肢弹性蛋白(Resilin)是一种在昆虫节肢中发现的弹性蛋白,因其表现出显著的弹性、回弹性以及抗疲劳性等特点而备受关注。自鉴定出第一个resilin蛋白的基因序列以来,人们已经设计出多种基于resilin序列的重组序列并构建出多种resilin样蛋白,已成功应用于组织工程与药物递送领域,尤其在血管、声带、软骨和肌肉等组织工程研究中进展迅速。在重组resilin蛋白源弹性材料研究中,基于RLP12蛋白的resilin水凝胶材料的因具有良好的力学性能和生物活性近年来备受关注。RLP12蛋白是在resilin核心弹性序列的基础上添加了细胞结合域,因此其交联形成的水凝胶能够表现出优异的细胞粘附性以及促细胞增殖的能力,并对声带损伤具有修复作用。然而,在可注射性心肌组织工程中,resilin样蛋白来源的水凝胶是否能够作为干细胞的可注射载体用于梗死心肌的损伤修复尚不明确。本研究首先通过基因工程方法构建不同的重组resilin蛋白表达载体,经诱导表达和纯化后分别获得resilin样蛋白rec1-resilin以及RLP12,并利用化学交联法制备基于RLP12蛋白的resilin水凝胶材料;在此基础上,以RLP12源resilin水凝胶为载体携带红色荧光蛋白标记的BADSCs进行大鼠心梗移植,对其心梗损伤修复能力进行深入研究,验证RLP12源resilin水凝胶携带BADSCs心梗注射进行心肌损伤修复的可行性与效果。本论文主要包含以下两部分研究内容:第一部分:Resilin样蛋白源水凝胶材料的制备目的:制备resilin样蛋白源水凝胶并对其力学性能进行测定。方法:构建两种重组resilin蛋白表达载体RLP12与rec1-resilin并对其进行诱导表达与纯化;利用化学交联法制备出基于RLP12蛋白的resilin水凝胶材料,并通过振荡剪切流变特性检测试验对其力学性能进行鉴定。结果:成功构建了重组resilin蛋白表达载体RLP12与rec1-resilin,诱导表达纯化后分别获得RLP12蛋白与rec1-resilin蛋白;利用THP交联获得了3种不同PEG含量的RLP12-resilin水凝胶,振荡剪切流变特性检测结果表明其剪切模量为10k Pa-15k Pa。结论:成功制备了RLP12蛋白与rec1-resilin蛋白并获得了基于RLP12蛋白的resilin水凝胶材料。第二部分:以Resilin水凝胶为载体携带棕色脂肪源干细胞(BADSCs)心梗移植的心肌损伤修复研究目的:验证resilin样蛋白水凝胶材料作为干细胞可注射性载体用于梗死心肌损伤修复的可行性与效果。方法:以RLP12蛋白源resilin水凝胶为载体携带红色荧光蛋白标记的BADSCs进行大鼠心梗移植,通过心脏超声对移植4周后心脏功能进行测定;通过组织学、免疫组织化学染色、免疫荧光染色等方法对心梗面积、胶原沉积、微血管密度、BADSCs体内存活与分化进行检测。结果:RLP12源resilin水凝胶作为BADSCs的载体,能显著提高BADSCs在心肌组织中存活;移植4周后可以显著改善心梗大鼠的心脏功能、减少心梗面积、降低纤维沉积水平并提高微血管密度;RLP12源resilin水凝胶能够提高Ⅲ型胶原在心梗区域与心梗边缘区域的分布水平。此外,RLP12源resilin水凝胶能够提高BADSCs在体内向c Tn T阳性细胞、α-SMA阳性细胞的分化能力。结论:RLP12源resilin水凝胶能够作为干细胞的可注射性载体用于心肌梗死的治疗,其可能通过改善心梗部位力学微环境增加Ⅲ型胶原的分布,进而提高心肌组织的顺应性。本研究首次以RLP12源resilin水凝胶为载体携带棕色脂肪源干细胞进行大鼠心梗移植,实现了抑制心梗后负性心室重塑、提高心脏功能的作用。本研究有望拓展resilin样蛋白作为弹性材料在心肌组织工程中的应用范围,也可为基于可注射水凝胶与干细胞的心梗治疗提供新的指导,对未来缺血性心脏病治疗具有重要意义。