“芪归药对”改善心肌微环境促心脏干细胞修复梗死心肌的作用机制研究

Ischemic heart disease is the leading cause of death in patients with cardiovascular disease. Recent studies have indicated that cardiac stem cell-based regenerative therapy may repair the infarct myocardium and reverse the damage caused by heart attack. At present, cardiac stem cells can only improve cardiac function in a short time. The cardiac micro-environment during myocardial infarction make the efficiency of transplantation and differentiation of stem cells low. Our preliminary results suggested that ‘Astragalus combined with Angelica’ may improve the ischemic and hypoxic micro-environment in infarct area. This study intends to treat mouse model of myocardial infarction with transplanted cardiac stem cells and ‘Astragalus combined with Angelica’. By detecting the infarct size, heart function, capillary density, apoptotic cells, inflammatory factors, homing and differentiation of cardiac stem cells surrounding the infarction area in vivo and determining the proliferation, migration, paracrine cytokine release of cardiac stem cells in vitro, we intend to elucidate the effects and mechanism of ‘Astragalus combined with Angelica’ in cardiac repair after myocardial infarction by enhancing the function of cardiac stem cells through improving myocardial micro-environment. This study will promote the application of ‘Astragalus combined with Angelica’ in cardiac regenerative medicine and provide a theoretical basis and technical support for targeted therapeutics against ischemic heart disease by traditional Chinese medicine.

缺血性心脏病是心血管疾病患者死亡的主要原因，近年来研究表明基于心脏干细胞的再生疗法可能修复梗死心肌，逆转心脏病发作引起的损伤。目前，心脏干细胞仅能在短期内改善心功能，心肌梗死时的心脏微环境使干细胞移植效率不高、分化效率低下。课题组前期研究结果提示黄芪当归可能改善梗死区缺血缺氧微环境。本研究拟采用改善微环境的最优芪归药对配伍方给予小鼠处理，通过构建小鼠心肌梗死模型，同时给予心脏干细胞移植治疗，通过梗死面积和心功能检测、梗死区及周边新生毛细血管密度测定、凋亡细胞检测、炎症因子表达检测、心脏干细胞增殖、迁移、归巢与分化能力检测、心脏干细胞旁分泌细胞因子蛋白芯片检测，从改善心梗后心肌微环境角度阐述黄芪当归药对联合心脏干细胞治疗促缺血组织损伤修复的分子药理学机制，以促进其在干细胞与心脏再生医学中的应用研究，为益气活血中药防治缺血性心脏病提供新的理论支撑和研究基础。

缺血性心脏病是心血管疾病患者死亡的主要原因，中药具有多成分、多靶点的优势，在治疗心血管疾病方面有着悠久的历史和明确的疗效。黄芪当归是经典的、临床上最为常用的补气生血药对，课题组前期研究结果提示黄芪当归可能改善梗死区缺血缺氧微环境。在国家自然科学基金项目执行期间，我们对黄芪当归药对及其活性成分促缺血组织损伤修复的分子药理学机制进行了深入研究。采用冠状动脉左前降支结扎方法构建小鼠心肌梗死模型，给予小鼠不同比例的“芪归药对”加药处理，不同配比的“芪归药对”均可提高心室的舒张收缩功能，改善心功能，改善心肌梗死后的纤维化程度以及降低心肌细胞损伤。不同比例的黄芪和当归配伍使用通过不同的机制发挥作用：黄芪当归1:1配伍可抑制心肌梗死后细胞凋亡和炎症反应，3:1配伍促进血管新生，5:1配伍减少心肌梗死后细胞凋亡，促进血管生成。根据“芪归药对”的药物作用特点，深入研究其促损伤心肌修复的作用机制以及药效物质基础。当归中活性成分阿魏酸表现为抗凋亡活性，通过降低细胞内活性氧水平及诱导自噬抑制心肌细胞凋亡，其作用机制与抑制Akt/mTOR途径有关。黄芪中活性成分黄芪甲苷可能通过干预脂肪酸代谢调节M2型巨噬细胞极化发挥促进心肌缺血损伤修复作用。该项目进一步明确了“芪归药对”的心肌保护作用，初步探讨了其组分配伍的科学内涵，效果显著，机理清楚，为“芪归药对”临床应用提供了科学根据。