窦房结细胞接触诱导心脏干细胞分化的实验研究

Sinus bradybradycardia is a common disease. Biopacemaker rebuilding offers an entirely new route to cure this kind of disease and explore the mechanism of electric activity of autorhythmic cell .It is found from our latest experiments that the cardiac stem cells could have a chance to get cell phenotype of sinus node cell after differentiation by special culture. But the efficiency of the directional differentiation should be enhanced. The present study aims to isolate and purify the sine node cell and cardiac stem cell differently, then let the two cells be cultured together so as to increase the efficiency of cardiac stem cells' differerntiation into sinus node cells. Next, after the rats with sick sinus node is prepared, we will try to plant the induced stem cell into the sick area of sinus node and investigate the cure effectiveness of cultured cells. Meanwhile, the contribution of PI3-K/Akt and Smad signaling pathway in the differentiation would be researched. Significance: If the expected outcome is achieved, the study can provide theoretical basis for determining seed cells of biopacemaker rebuilding and exploring cell formation and autorhythmicity occurrence of sinus node cells.

窦性缓慢型心律失常是临床常见疾病，生物学重建起搏细胞为治疗这类疾病及探讨心脏起搏电活动机制开拓了全新的思路。我们最近的实验显示心脏源性干细胞经过分化后，部分细胞可以获得窦房结起搏细胞的表型，但需要进一步增强该定向分化的效率。本课题拟通过分别培养大鼠窦房结细胞及心脏干细胞，使窦房结细胞或窦房结组织接触诱导心脏干细胞，以期能增加心肌干细胞定向分化为窦房结自律性细胞的效率，获取稳定数量的窦房结样细胞。同时探讨PI3-K/Akt与Smad信号通路在该分化中的作用。然后制备大鼠的病态窦房结模型，将诱导后细胞植入该模型病态窦房结区域，初步探讨该细胞治疗病态窦房结组织的效果。意义：如果得到预期结果，可以为生物学起搏重建确定"种子细胞"，为探讨窦房结细胞形成和自律性发生的机制提供理论证据。

窦性缓慢型心律失常是严重威胁患者生命安全的临床常见疾病。心脏自律性细胞的生物学重建为治疗这类疾病及探讨心脏起搏电活动机制开拓了全新的思路，是目前国际上研究的热点。我们前期的实验显示心脏源性干细胞经过分化后，部分细胞可以获得窦房结起搏细胞的表型，但需要进一步增强该定向分化的效率。本课题拟通过分别培养乳鼠窦房结细胞及心脏干细胞，使窦房结细胞接触诱导心脏干细胞，以期能增加心肌干细胞定向分化为窦房结自律性细胞的效率，获取稳定数量的窦房结样细胞。.在本课题的研究中，先提取、培养窦房结细胞；同时培养心肌间质细胞，用磁珠分选仪分选心肌干细胞，随之用流式细胞仪鉴定，进行表型检测；然后采用窦房结细胞与心肌干细胞接触培养方式进行细胞诱导，在不同时间检测心肌干细胞经诱导后的细胞分化情况，用膜片钳技术检测记录起搏电流（If）情况。结果显示，与窦房结细胞接触诱导后的心肌干细胞分化为心肌样细胞的比例显著提高（32.26% ：17.32%），分化为平滑肌样、内皮样细胞的比率减低；在培养4周时，分化为窦房结样细胞的比率增加(19.12% : 3.52%)，有统计学意义；培养4周以后，分化细胞可以检测到内向电流的比率增加，培养6周时，诱导后的分化细胞记录到起搏电流（If）。.科学意义：我们的实验结果达到了预期的目标，为生物学心脏起搏重建研究提供了丰富的基础性实验依据。经过与窦房结细胞接触诱导后的心肌干细胞可以更多地分化为窦房结样细胞，尤其是在分化细胞中能够记录到起搏电流（If）的意义重大，提示与窦房结细胞接触诱导的方式可以增加心肌干细胞做为“种子细胞”在生物学起搏重建的进一步研究中发挥更重要的作用，为探讨窦房结细胞形成和重建的机制提供了初步的实验证据。