纳米材料干细胞片移植经心外膜修复机制治疗心肌梗死的实验研究

The epicardium displays a significant function in myocardium repairing. However, the cells of the epicardium in adult are in quiescent state. Resent studies show that thymasin β4 (Tβ4) may stimulate the cells of the epicardium. It may be focal point of exploration how to promote the effect of Tβ4 on activating the epicardiac cells. This project is designed to synthesize biologic nanomaterial PLACL/collagen and seed marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) on the surface of the nanomaterial to prepare nanomaterial-stem cell sheet. The sheet is transplanted on the surface of the epicardium in the model of myocardial infarction developed with transgenic mice. The epicardium-derived cells (EPDCs) are isolated after myocardium infarction, regulating effect of MSCs transfected with Tβ4 on EPDC differentiation is observed. After transplantation, combination of nanomaterial-stem cell sheet with the epicardium and degradation of PLACL/collagen are investigated, the distribution of EPDCs is examined. Differentiation of EPDCs toward cardiocytes and vascular cells is determined, effectiveness of myocardium repairing, angiogenesis and improvement of cardiac functions is evaluated. This project has important significance for revealing potential of the cells of adult epicardium in repairing the damaged myocardium, searching ideal measures for activating EPDCs and increasing efficiency of repairing of the infracted myocardium.

心外膜细胞具有很强的心肌修复功能，然而成体心外膜细胞处于静止状态。最新研究表明，胸腺素β4（Tβ4）可刺激心外膜细胞。如何发挥Tβ4作用以激活成体心外膜细胞将是心内源性修复机制的探索重点。本项目拟合成PLACL/collagen纳米生物材料，表面种植Tβ4转染的骨髓源间充质干细胞（MSCs），制备纳米纤维干细胞片，在转基因小鼠心肌梗死模型作心外膜表面移植。检测纳米材料与MSCs相容性，分析Tβ4从纳米材料缓释。心肌梗死后分离心外膜源细胞（EPDCs），研究Tβ4转染MSCs对EPDCs分化的作用。纳米材料干细胞片移植后观察与心外膜长合情况及PLACL/collagen降解，追踪EPDCs分布，鉴定EPDCs向心肌细胞和血管细胞的分化，评价心肌修复、血管新生和心功能改善效果。本项目对于揭示成体心外膜细胞的修复受损心肌潜能，寻找理想EPDCs激活措施和提高梗死心肌修复效率有着重要意义和价值。

心肌梗死是全球心脏病患者死亡的首要原因，严重影响着人们的健康水平和生活质量。干细胞移植被认为是最具有前景的治疗手段，但目前的治疗效果并不理想。最近研究提示心脏自身具有一定的心肌再生能力，但出生后这种能力被阻止。本项目针对这些关键性科学问题，主要从提高干细胞移植效率、激活心外膜和促进内源性心肌再生等方面进行了系统性综合研究。主要研究内容包括用Tβ4基因转染MSCs、合成PLACL/collegen和PG纳米生物材料、制备承载Tβ4基因转染MSCs的纳米材料干细胞片和在体评价纳米材料干细胞片心外膜移植后对于激活心外膜和促进内源性心肌再生的效果。本项目的主要研究成果如下：①用Tβ4基因转染的MSCs不仅表达Tβ4 mRNA而且能够缓释Tβ4。这为通过Tβ4缓释有效激活心外膜奠定了可靠基础。②Tβ4缓释促进心外膜源性细胞（EPDCs）增殖和分化。这对于客观评价激活的心外膜参与内源性心肌再生提供了可行性依据。③合成的PLACL/collegen和PG纳米生物材料具有很好的生物相容性，能够促进MSCs在低氧条件下的存活和分化，细胞自噬在其中发挥重要作用。④纳米材料干细胞片心外膜移植后能够有效地激活心外膜和动员内源性心肌干细胞参与梗死心肌修复。本项目研究成果已发表SCI收录论文5篇，其中SCI期刊封面1篇，正式接受论文2篇，已投稿论文3篇。发表中文核心期刊论文6篇，国际学术会议交流论文6篇，国内学术会议交流论文5篇。获科技成果奖2项。在国际学术会议作特邀大会专题报告2次。在全国性学术会议作特邀专题报告1次，分组报告4次。应邀访问美国斯坦福大学心血管研究中心和路易斯维尔大学干细胞研究所3次，邀请海外著名专家来华访问交流与科研合作5次，开展国际合作研究项目2项。培养和联合培养博士研究生7名，毕业获博士学位3名，在读4名。培养硕士研究生2名，毕业1名，在读1名。本项目对于通过激活心外膜和动员内源性心肌干细胞促进梗死心肌再生具有重要科学意义和临床应用价值。