超声介导载基因微泡调动SDF-1/CXCR4轴和BMP2动员AMI大鼠内源性BMSCs向心脏归巢分化

At present bone marrow stem cells transplantation has become a promising treatment for myocardial infarction. However, exogenous bone marrow stem cell transplantation need delivery of stem cells through intraveous, coronary artery or intramyocardial injection and face technical issue there is no pollution during isolation, purification and transfer of stem cells.This method have limited efficacy in treatment for myocardial infarction because the number of exogenous stem cells homing to the ischemia myocardium and differentiating into myocardial cell is limited. The present study is to establish a rat model of acute myocardial infarction and use ultrasound-targeted microbubble destruction which carring SDF-1 and BMP2 and realize over expression of SDF-1and BMP2 in myocardial infarction area. Combination of SDF-1and BMP2 will transfer the SDF - 1 / CXCR4 biological axis which recruit endogenous stem cell homing to the ischemia myocardium and differentiating into myocardial cell. We expect provide a new treatment for acute myocardial infarction in stem cell therapy.

目前骨髓干细胞移植用于治疗急性心肌梗死已成为极具前景的治疗手段。但需要经周围静脉、冠状动脉或心肌直接注射等方式进行移植。存在干细胞分离、纯化、传代并确保不被污染的技术要求。并都存在着干细胞靶向归巢困难，向心肌组织分化数量有限等问题，诸多的原因使外源性干细胞移植治疗心肌梗死改善心功能的疗效有限。本研究通过建立大鼠急性心肌梗死模型，采用"亲和素-生物素"桥接法制备携带干细胞动员剂（SDF-1a）和干细胞心肌分化诱导剂（BMP2)双基因的脂质微泡,利用超声靶向破坏微泡定位释放技术,实现心肌梗死区域SDF-1和BMP2的过表达，发挥两者的联合作用，通过调动SDF-1/CXCR4生物轴，招募内源性的表达CXCR4受体的干细胞向心脏归巢，并向心肌组织分化。进而评价这种在体"自我移植"，定向分化治疗心肌梗死的可行性，期望为急性心肌梗死干细胞治疗提供一种新的治疗方法。

背景：干细胞移植已成为治疗急性心肌梗死极具前景的手段。但都存在着干细胞靶向归巢困难，向心肌组织分化数量有限等问题，使外源性干细胞移植治疗心肌梗死改善心功能的疗效有限。本研究旨在利用超声靶向微泡爆破技术定向转染载外源性趋化因子基质细胞衍生因子1α和分化因子骨形态发生蛋白2的重组腺病毒到急性心肌梗死大鼠心脏，促进心肌组织再生，修复受损心肌，改善心功能。方法：结扎SD大鼠左前降支后6小时，利用UTMD技术，将载不同比例的SDF-1α和BMP2的重组腺病毒转染大鼠心脏。术前2天、术后28天检测大鼠左心功能；术后28天，检测大鼠心肌梗死面积、血管新生情况、心肌特异性基因及蛋白的表达。结果：1.心肌梗死面积：各处理组较MI组（40.18±4.15%）均有减小（P＜0.05），各携基因组较MI+UTMD组（31.31±0.93%）也均有减小（P＜0.05）。2.新生微血管：各处理组较MI组（24.57±0.54cells/mm2）均有统计学差异（P＜0.05），各携基因组较MI+UTMD组（35.27±1.66cells/mm2）也均有增加（P＜0.05），MI+UTMD-SDF/BMP2组（89.50±1.85cells/mm2）作用最显著，为MI组的3.64倍。3.心肌分化特异性基因Nkx2.5和GATA4：各处理组较MI组（Nkx2.5：1.81±0.15；GATA4：1.74±0.10）特异性基因的表达均增加（P＜0.05），其中携双基因组（Nkx2.5：7.49±0.70；GATA4：7.53±0.67）最显著（P＜0.05）。4.心肌特异性蛋白α-actin、cTnT、CX43、α-MHC的表达：各处理组相对于MI组均明显增加，其中以MI+UTMD-SDF/BMP2组效果最佳（P＜0.05）。5.左室射血分数：各处理组相对于MI组（41.33±2.66%）均明显提高（P＜0.05），各携基因组较MI+UTMD组（46.82±0.96%）均明显提高（P＜0.05）。结论：UTMD介导的携基因重组腺病毒转染AMI大鼠心脏可在一定程度上修复受损心肌，改善心功能，两种携基因重组腺病毒（SDF-1α：BMP2=2:1）共同转染时作用最明显，可明显促进梗死周边心肌组织内心肌特异性基因及蛋白的表达、促进新生血管形成、减小梗死面积，改善心脏功能。