超声靶向微泡破裂联合腺相关病毒介导Cx43和SERCA2a基因转染增强干细胞移植疗效的实验研究

Stem cell transplantation are emerging as a novel therapeautic paradigms for treatment of postmyocardial infarction heart failure. But there exists the following problems: grafted cells can not integrate electromechanically with host tissue; changes in Ca2+ homeostasis postmyocardial infarction will result in heart failure; Sympathetic nerve remodeling, cell electrophysiology remodeling and anatomic remodeling after myocardial infarction leads to the occurrence of malignant ventricular arrhythmia. Therefore, it is imperative to develop an effective therapeutic approach to strengthen the efficacy of stem cell transplantation. The present study is to establish a rat model of heart failure and use ultrasound-targeted microbubbles destruction which carring Cx43 and SERCA2a and realize over expression of Cx43 and SERCA2a in myocardial infarction area. On the one hand, combination of Cx43 and SERCA2a will resulted in functional integration between the transplanted cells and host cells and reduce the incidence of arrhythmia after myocardial infarction. On the other hand, it will improve the sarcoplasmic reticulum of intracellular calcium intake capacity and the myocardial contraction force, so as to achieve the enhancement purpose to the curative effect of stem cell transplantation. expectations for stem cell therapy after myocardial infarction, to provide a new treatment approach differentiating into myocardial cell. We expect provide a new treatment for heart failure postmyocardial infarction in stem cell therapy.

干细胞移植是目前治疗心肌梗死后心力衰竭的一种极具前景的方法。但存在以下问题：① 移植干细胞与宿主心肌细胞间不能形成有效的电-机械耦连；②心肌梗死后肌浆网钙释放减少和舒张期细胞浆钙浓度的增加；③心肌梗死后交感神经重构、心肌细胞电生理重构和解剖结构重构导致恶性室性心律失常的发生，以上诸因素均影响干细胞移植疗效。本研究通过建立大鼠心衰模型，采用“亲和素-生物素”桥接法制备携带Cx43和SERCA2a基因的脂质微泡, 干细胞移植后利用超声靶向破坏微泡定位释放技术，实现心肌梗死区域Cx43和SERCA2a的过表达，发挥两者的联合作用，一方面通过促进干细胞与宿主心肌细胞间形成有效的电-机械耦连，改善梗死区周围心肌收缩的不同步并同时降低心梗后心律失常的发生，另一方面提高肌浆网对细胞内钙离子的摄取能力，改善心肌收缩力，从而达到增强干细胞移植疗效的目的，期望为干细胞治疗心肌梗死后心衰提供一种新的治疗途径。

急性心肌梗死（AMI）干细胞替代治疗取得了一些收获，骨髓间充质干细胞（BMSC）旁分泌作用，在于细胞分泌某种细胞因子对邻近靶细胞（同种、异种细胞均可，内分泌的长程的效应是与之相呼应的）表现出的相应生物学作用。但干细胞治疗效果不尽如人意，比如提高心肌收缩力，改善心力衰竭的治疗效果不显著；不能改善心电生理状况，甚至可能导致心律失常。.心肌细胞中SERCA2a在心肌收缩力的调节中起着主要作用，心肌梗死去Cx43的重构是心律失常的结构基础。针对此本研究旨在借助超声靶向微泡破裂（UTMD）技术介导SERCA2a和Cx43基因共转染至心肌梗死SD大鼠心脏，联合BMSCs移植，以期达到增强心肌收缩力和抑制心律失常的治疗效果。.首先，使用薄膜水化法，配制生物素化的脂质微泡造影剂（BMBs），进行表征。并借助“生物素-亲和素”桥接法将携基因腺病毒载体搭载到BMBs脂质壳膜的外表面，构建复合基因载体，并给随后的体内UTMD介导的可视化靶向基因治疗做好前期准备工作。其次，体外研究通过干细胞验证UTMD联合脂质微泡转染复合物可否在体外增强携SERCA2a以及携Cx43基因的腺病毒转染干细胞的效果。同时对基因转染干细胞的安全性进行评价。最后，本研究首先建立SD大鼠心肌梗死模型，移植BMSCs后借助UTMD技术转染SERCA2a和Cx43单双基因治疗，以期进一步提高MI后心肌收缩力和抑制心律失常。.本研究成功制备了载基因微泡，并验证了UTMD技术在体外能增强基因转染效率。体内实验结果显示了基因治疗改善干细胞治疗心肌梗死并发症的效果，在进一步的体内实验发现，SERCA2a基因染联合BMSCs移植治疗后心肌收缩力提高，对心电活动稳定性亦具有一定的保护作用；双基因联合治疗组中，以SERCA2a与Cx43比例为1﹕2组的治疗效果最佳。为临床治疗心肌梗死后并发症的治疗提供了一定借鉴意义。