一种新型温敏胶原蛋白胶协同骨髓间充质干细胞移植治疗缺血性心脏病的基础研究

干细胞移植至心肌组织后，仅有少量细胞在心肌组织内滞留（retention），大量干细胞可能再分布（redistribution）至其他器官。这不仅严重影响细胞移植的效率，同时，干细胞的再分布可能带来潜在的副作用。本研究旨在通过高分子合成的方法构建一种新型温度敏感的、具有一定刚性的、含有胶原蛋白的水凝胶。此水凝胶在常温下为液态，结合细胞注射入心肌后，可变为具有理想力学强度的凝胶态物质。利用此生物凝胶的特性，我们期望寻求一种全新的干细胞移植途径，从而增加干细胞在心肌内的滞留、减少干细胞在其他器官的再分布，最终增强细胞移植效能。同时，我们也探讨骨髓间充质干细胞（MSCs）在心肌重要细胞外基质（胶原蛋白）的支持下是否有向心肌细胞定向分化的可能。此研究对MSCs向心肌细胞定向分化提供一定的实验依据，更重要的是此全新的干细胞移植途径可能对缺血性心脏病的细胞治疗带来突破性的进展，具有重要的经济和社会效益

摘要.目的 构建一新型温敏的胶原蛋白胶，探讨其与骨髓间充质干细胞联合移植治疗缺血性心脏病的基础研究。.方法 Poly(NIPAAm-co-AAc-co-HEMAPCL)三元无规共聚物是由NIPAAm、AAc和HEMAPCL三种单体通过自由基聚合得到的。此共聚物与I型胶原蛋白进行生物耦合生成新型温度敏感水凝胶，对合成的新型水凝胶进行理化表征分析。全骨髓贴壁法分离纯化雄性C57/BL6小鼠骨髓间充质干细胞（MSCs）。将MSCs转染红色荧火虫荧光蛋白酶基因，并在移植前作细胞核DAPI标记。将128只雌性约3周龄C57/BL6小鼠左前降支冠状动脉予以结扎制作急性心肌梗死模型，并随机分为四组，每组均为32只。在结扎左前降支冠状动脉后10分钟，在梗死区域及梗死区边缘分别注射约50µL DMEM/F12培养基（组1）、50µL水凝胶（组2）、50uL含有1×106个MSCs的培养基（组3）和50uL含有1×106个MSCs的水凝胶（组4）。分别在术后2小时、24小时、7天、28天处死小鼠，心脏组织作HE、Masson病理染色检查。同时每时间点取6只小鼠心脏作RT-PCR检测，测定心脏中移植干细胞的数量值。每组两只小鼠在术后第2小时、24小时及28天作小动物活体成像检查，观察移植干细胞的具体分布及活性情况。各组动物在术后即时及术后第28天时作小动物超声心动图检查，评定心脏功能改变情况。.结果 合成了新型温度敏感水凝蛋白胶。该胶具有优良的温度敏感性、可注射性、低毒性、可降解等特性，适合于干细胞的联合移植应用。该凝胶由液态转为固态的低临界溶液温度（LCST）相对较低，约为29.7℃，此温度适宜于与干细胞进行联合应用注射移植。细胞毒性结果显示新型胶及降解产物均为低毒性。在动物模型中，RT-PCR显示：移植后干细胞在第4组梗死心肌局部的留滞率远高于第3组。活体成像显示：第4组移植后干细胞的远处转移率明显低于第3组。超声心动图发现心梗术后心脏功能均有下降，但组间无显著性差异（p>0.05）。术后第28天时结果表明第1组和第2组之间无统计学差。与对照相比，第3组和第4组心脏功能均有改善（P<0.001），第3组比较，第4组心功能改善更佳（P<0.001）。.结论 新型温度敏感水凝胶结合干细胞移植可明显提高干细胞在心脏局部的留滞率，减少其远处分布，进而提高干细胞治疗缺血性心脏病的疗效。