脐带间充质干细胞片层移植修复心脏损伤的研究

采用胶原酶消化法，研究小组成功从脐带组织中分离出干细胞，该细胞具有骨髓间充质干细胞相似的生物学特性，且细胞增殖能力更加旺盛，我们实验结果证明：脐带间充质干细胞在体外能够分化为心肌细胞和内皮细胞，当移植到局部心肌梗死部位，能够分化为心肌细胞，促进局部血管新生，但是移植后与自体心肌细胞发生整合，分化为心肌细胞和血管内皮细胞的脐带间充质干细胞数量少，这对修复大面积心肌梗死的作用有限。为避免单纯细胞移植的缺点，本课题在前期研究基础上，采用组织工程化细胞片层培养技术，以脐带间充质干细胞为种子细胞，体外构建细胞片层并进行复合培养。将构建的组织工程化细胞片移植到实验大鼠的心肌梗死部位，研究组织工程化脐带间充质干细胞片层移植对心脏功能的影响及细胞在心肌内的迁移分化机制。

脐带间充质干细胞具有多向分化潜能且细胞增殖能力强，能够分化为心肌细胞和内皮细胞，当移植到局部心肌梗死部位，能够分化为心肌细胞，促进局部血管新生，但是移植后与自体心肌细胞发生整合，分化为心肌细胞和血管内皮细胞的脐带间充质干细胞数量少，这对修复大面积心肌梗死的作用有限。为避免单纯细胞移植的缺点，本研究采用组织工程化细胞片层培养技术，以脐带间充质干细胞为种子细胞，体外构建细胞片层。通过高位结扎法建立大鼠心肌梗死模型，2周后将存活大鼠分化对照组、细胞移植组和片层移植组。将构建的组织工程化细胞片层移植到实验大鼠的心肌梗死部位，采用超声心动图、免疫组化、TUNEL细胞凋亡检测、定量PCR、western blotting等研究组织工程化脐带间充质干细胞片层移植对心脏功能的影响及细胞在心肌内的迁移分化机制。心脏超声提示细胞片移植促进了心脏功能的恢复，免疫组化示血管新生，细胞片层组的局部微血管密度明显增加，TUNEL细胞凋亡检测发现细胞片层移植能够抑制细胞凋亡，western blotting显示片层组和细胞组VEGF和bFGF的蛋白表达水平较对照组均明显升高，相对于细胞组，片层组的VEGF表达明显升高。定量PCR提示片层组的VEGF和bFGF的基因表达水平较细胞组明显升高，说明脐带间充质干细胞片层移植能够通过血管新生和抑制细胞凋亡促进心脏功能的恢复。这些研究说明脐带间充质干细胞将在细胞移植和心脏组织工程研究领域发挥很大的作用。研究过程中，我们采用酶消化法成功从外科手术切除的胸腺组织中分离出干细胞，在一定的诱导条件下，胸腺间充质干细胞能够分化为可以跳动的心肌细胞。我们采用mRNA重编程方法，成功获取脐带间充质干细胞来源的诱导多能干细胞，重要的是诱导多能干细胞能够分化为能够跳动和具有电生理功能的心肌细胞。