Pim-1促进PLLA/GA电纺支架中脂肪干细胞在力电刺激下向心肌细胞分化的研究

A large number of cardiomyocyte necrosis and apoptosis has been associated with myocardial infarction (MI), thereby causing the structure and function of ventricular remodeling,which leading to the heart failure occurrence and development. Studies have shown that the stem cells can self-proliferation,differentiation to repair the damage,but often occur stem cell apoptpsis.The function,morphology and proliferation rate of two-dimensional cultured cells were not comparable with the three-dimensional cultured cells,thus limited to repair the myocardium.High-level expressed Pim-1 will be able to inhibit the apoptosis and promote the "homing" of stem cells. With the foundation of material preparationand the experience of culturing adipose-derived mesenchymal stem cells(ADSCs),intending to build a L-polylactic acid/gelatin(PLLA/GA) electrospun micro-environment three-dimensional scaffolds composed by force, electrical stimuli ,to observe the effective of Pim-1that inhibit apoptosis and stimulate differentiation and proliferation of ADSCs.Also to explore The process and its mechanism of electromechanical- biological homology coupling between the cultured myocardial tissue and the target myocardial tissue in vivo animal experiments. New biological evidence and theoretical basis is expected to provide for the treatment of heart failure after MI.

心肌梗死（MI）后伴随心肌细胞大量坏死或凋亡，进而引起心室结构和功能重构，导致心力衰竭发生和发展。研究证实干细胞能自我增殖、分化修复损伤心肌，但移植的细胞容易发生凋亡，并且二维培养的细胞在形态、功能以及增殖能力均无法和三维生长的细胞相媲美，从而修复心肌的作用有限。高水平表达的Pim-1基因能抑制干细胞凋亡，促进其“归巢”。本研究拟在前期材料制备以及细胞培养的基础上，构建具备最佳力、电参数的聚左旋乳酸/明胶（PLLA/GA）电纺支架三维空间环境，观察Pim-1抑制脂肪干细胞（ADSCs）凋亡，促进ADSCs定向分化和增殖作用；并通过在体动物实验，探索体外培养的具备力电属性的细胞组织和目标心肌组织之间的耦合过程及机制。可望为MI后心力衰竭的治疗提供新的生物学证据和理论基础。

心肌梗死（MI）后伴随心肌细胞大量坏死或凋亡，进而引起心室结构和功能重构，导致心力衰竭发生和发展。目前的研究证实内源性的心肌干细胞并不存在，因此寻找外源性的干细胞进行心肌修复急需探索。但移植的细胞容易发生凋亡，并且二维培养的细胞在形态、功能以及增殖能力均无法和三维生长的细胞相媲美，从而修复心肌的作用有限。本项目在前期材料准备以及细胞培养的基础上，对脂肪干细胞（ADSCs）进行分离培养，并对明胶（GA）水凝胶支架材料进行了不同方式的交联改性，测定了该支架材料的孔隙率、细胞毒性、生物相容性等生物学表征，观察了ADSCs在不同支架材料上的生长增殖能力，甚至发现ADSCs在该支架材料上有自发搏动行为产生。由于在体心肌细胞时刻处于力电耦合的三维空间环境，而明胶水凝胶支架力学性能不够，课题组结合电纺技术，进一步构建具备最佳力、电参数的聚左旋乳酸/明胶（PLLA/GA）电纺支架三维空间环境。由于课题开展过程中单纯使用Pim-1向ADSCs转染效率不高，为了保证课题的顺利实施，课题组采用较为经典5-氮胞苷（5-Aza）进行了初步探索，证实ADSCs在PLLA/GA电纺纤维膜支架材料上能够达到正常孔板培养ADSCs的细胞增殖水平，并且有进一步提高的趋势。5-Aza能够诱导在PLLA/GA电纺纤维膜支架材料上的ADSCs向心肌细胞分化，cTnI、MEF2c及Cox43三种心肌特异性基因的表达量都不同程度提高。研究结果证实在体外培养具备力电属性的细胞组织成为可能，也为外源性干细胞治疗MI后心力衰竭以及心肌修复提供了一定的生物学证据和研究基础。