可注射型海藻酸鈉-殼聚糖復(fù)合水凝膠治療大鼠心肌梗死的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、目的:多年來人們一直致力于修復(fù)或重建受損后心肌組織的研究，主要的修復(fù)方式包括:干細(xì)胞移植和心臟移植。前者面臨細(xì)胞來源有限、移植后存活率和存留率低下、體內(nèi)分化不可控、誘發(fā)腫瘤等問題。后者有免疫排斥、終身服藥等缺點(diǎn)。隨著新型生物材料的不斷研發(fā)和應(yīng)用，利用心肌組織工程修復(fù)受損心肌被寄予厚望。多項(xiàng)研究報(bào)道了海藻酸鈉-殼聚糖復(fù)合水凝膠在不同組織再生上的應(yīng)用，然而其在心肌組織工程方面尚未見報(bào)道。本研究通過制備海藻酸鈉(sodium alginate

2、，SA)-殼聚糖(chitosan，CS)復(fù)合水凝膠，探討其心肌內(nèi)注射治療心肌梗死的作用及其機(jī)制，為臨床應(yīng)用生物材料治療心肌梗死等缺血性疾病提供新的策略和理論依據(jù)。
　　方法:本研究采用物理交聯(lián)方式將SA溶液與溫敏性甘油磷酸鈉(sodiumglycerophosphate，GP)-CS溶液進(jìn)行復(fù)合，制備出可注射型GP-CS/SA溫敏復(fù)合水凝膠并對其進(jìn)行理化性能表征。建立雄性大鼠急性心肌梗死模型，隨機(jī)分為磷酸鹽緩沖液(Phospha

3、te Buffer Solution，PBS)組、0.8％SA組、6％(GP-CS)組、GP-CS/SA復(fù)合水凝膠組。30min后沿心梗區(qū)周邊心肌內(nèi)分3點(diǎn)注射150μ l上述四種溶液，評價(jià)三種水凝膠治療大鼠心肌梗死的效果。術(shù)后4w、8w，用M型超聲心動(dòng)圖檢測心功能變化。取各組心臟作組織切片，進(jìn)行HE、Masson染色和a-SMA、c-kit、CD68、Ki67免疫組織化學(xué)染色及陽性細(xì)胞計(jì)數(shù)和TUNEL檢測，用圖像分析系統(tǒng)測量瘢痕面積、膠

4、原纖維比率、梗死區(qū)室壁厚度和計(jì)算心腔擴(kuò)大指數(shù)等。通過Realtime RT-PCR和Western blot檢測各組心梗交界區(qū)組織的MMP-9、MMP-2、TIMP-2、CollagenⅠ、CollagenⅢ和TGF-β1、p-Smad2 mRNA和蛋白表達(dá)水平變化。
　　結(jié)果:GP-CS/SA復(fù)合水凝膠的凝膠時(shí)間、結(jié)構(gòu)、平衡溶脹、壓縮模量、儲能模量和體外降解取決于復(fù)合水凝膠中SA的相對質(zhì)量。另外，GP-CS/SA復(fù)合水凝膠明顯改

5、善了SA水凝膠的降解性能，同時(shí)提高了CS水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度。GP-CS/SA復(fù)合水凝膠能促進(jìn)血管新生、減輕炎癥;減輕心肌組織細(xì)胞凋亡;促進(jìn)與誘導(dǎo)心肌內(nèi)源性修復(fù)和再生。GP-CS/SA復(fù)合水凝膠能延緩心梗后心室重構(gòu)，防止心功能進(jìn)一步惡化。最重要一點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)水凝膠注射可能誘導(dǎo)成熟心肌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞周期再進(jìn)入和心臟原位于細(xì)胞招募，它們是心肌內(nèi)源性再生的重要方面。Real time-PCR結(jié)果顯示GP-CS/SA復(fù)合水凝膠組較心梗對照組TGF-β

6、1、TIMP-2、CollagenⅠ、CollagenⅢ表達(dá)水平明顯下調(diào)，MMP-9、MMP-2上調(diào)。Western blot結(jié)果顯示GP-CS/SA復(fù)合水凝膠組較心梗對照組TGF-β1、p-Smad2、TIMP-2表達(dá)下調(diào)，MMP-9、MMP-2上調(diào)。
　　結(jié)論:制備的GP-CS/SA復(fù)合水凝膠具有低免疫原性、良好的生物相容性、一定的凝膠強(qiáng)度和可降解性。心肌內(nèi)原位注射GP-CS/SA復(fù)合水凝膠能有效地治療心肌梗死，延緩心梗后心室