【摘 要】
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研究背景心肌梗死是威胁人类健康的首要疾病之一,对公共健康产生严重影响。一旦心肌受到梗塞的损害,由于心肌缺乏再生能力,并被成纤维细胞取代,导致疤痕形成,心室重构及功能障碍,最终导致不可逆的心力衰竭。因此,如何减少梗死区域坏死的心肌细胞,从根本上挽救坏死的心肌组织并改善心功能,是治疗缺血性心脏疾病所面临的挑战。人诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells,hiPSC
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研究背景心肌梗死是威胁人类健康的首要疾病之一,对公共健康产生严重影响。一旦心肌受到梗塞的损害,由于心肌缺乏再生能力,并被成纤维细胞取代,导致疤痕形成,心室重构及功能障碍,最终导致不可逆的心力衰竭。因此,如何减少梗死区域坏死的心肌细胞,从根本上挽救坏死的心肌组织并改善心功能,是治疗缺血性心脏疾病所面临的挑战。人诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells,hiPSCs）的成功问世,为再生医学带来了突破的希望。近几年,随着iPSCs在体外分化成心肌样细胞技术的不断成熟,iPSCs和多能干细胞源性心肌样细胞（induced pluripotent stem cell-Cardiomyocytes,iPSCs-CMs）被广泛应用于药物毒性的筛选和疾病模型的研究。在心肌梗死疾病模型的治疗中,iPSCs和iPSCs-CMs发挥了积极的作用,对改善心功能有较好的疗效,但其作用机理尚不完全明确,其中较主要的观点的是旁分泌机制,通过旁分泌释放一些细胞因子起到抗炎、抗凋亡、抗纤维化、促细胞迁移和促进血管生成等作用,挽救心梗区域受损的心肌细胞,从而改善心功能。本实验将hiPSC向心肌样细胞定向诱导分化,获得的hiPSCs-CMs移植到心梗大鼠梗死周边区域,来探索诱导多能干细胞源性心肌细胞移植对改善心梗大鼠心功能的疗效,并初步探讨其作用机制。研究方法1.hiPSC定向分化获得hiPSC-CMs,通过形态学及心肌细胞场电位检测等进行鉴定。2.将SD雄性大鼠随机分为三组:假手术组、PBS对照组和hiPSC-CMs治疗组（n=10/每组）。结扎大鼠左冠状动脉前降支（LAD）,制备大鼠的心梗模型。心梗模型建成后30min内,治疗组将5×10~5个hiPSC-CMs与Matrigel基质胶按1:1制备成60ul的混合液,对照组以等量PBS分4点均匀移植到大鼠心梗周边的心肌区域。移植后第3、14、28天,通过超声心动图检测大鼠心脏左室射血分数（Left ventricular ejection fraction,LVEF）及左室短轴缩短率（Left ventricular Fraction Shortening,LVFS）来评价hiPSC-CMs对心梗大鼠心功能的改善效果;细胞移植后第28天,做TTC染色观察大鼠心肌梗死面积;通过免疫组织化学技术检测大鼠心脏组织CD31和CXCR4蛋白表达;HE染色观察梗死区域心肌细胞形态变化。研究结果1.分化获得的hiPSC-CMs出现搏动,应用微电极阵芯片技术Axion Bio Systems模拟心电图信号检测hiPSC-CMs场电位,显示hiPSC-CMs周期性的场电位信号,类似于人心电图的信号。2.超声心动图显示,移植后第3天,hiPSC-CMs组大鼠的LVEF和LVFS较PBS组略有差异,但差异没有统计学意义。hiPSC-CMs组和PBS组大鼠的LVEF及LVFS较假手术组明显降低。第14、28天,hiPSC-CMs组大鼠LVEF和LVFS较PBS组升高。TTC染色结果表明,hiPSC-CMs组大鼠心肌梗死面积较PBS组减少。免疫组化显示,hiPSC-CMs组大鼠梗死周边区域表达的CD31和CXCR4较PBS组高。结论本实验研究结果表明,hiPSC可成功定向分化为hiPSC-CMs;hiPSC-CMs移植治疗后,通过促进血管生成,促进细胞的迁移,来减少大鼠心梗面积,并改善心梗大鼠的心功能。
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