高表达ILK基因的骨髓间充质干细胞移植治疗急性心肌梗死的实验性研究

骨髓间充质干细胞（MSCs）治疗是目前急性心肌梗死（AMI）后细胞治疗的热点。MSCs移植能够改善心肌梗死后的近期心功能，但MSCs移植后，细胞死亡率高，移植效率低。对细胞进行基因修饰能改善这种情况。整合素链接激酶是(Integrin-Linked Kinase, ILK) 是一个多功能的Ser/Thr蛋白激酶，在整合素介导的胞外-胞内信号转导中起关键作用。我们课题组在国际上首次发现心梗后动物即刻转染ILK能显著提高心功能，其机制为激活PI3K/Akt通路，促进细胞增殖、抗细胞凋亡及促进血管新生。本项目拟用ILK基因转染MSCs，建立猪心肌梗死模型后行高表达ILK基因的骨髓间充质干细胞(ILK-MSCs)冠脉内和心肌内注射移植治疗，明确ILK-MSCs移植对促进心肌梗死后心肌和血管再生及心功能恢复的作用，阐明其相关机制并比较两种不同移植方法的效果，为AMI的细胞治疗提供新的方法和新的理论。

干细胞移植是心脏再生的重要策略。我们前期研究表明：心肌梗死后ILK低表达、通路活性下降是伴随心室重构的重要分子改变；高表达ILK，可以有效抑制心梗后心室重构，改善预后。在此基础上，本项目成功构建了ILK重组腺病毒，转染小型猪间骨髓充质干细胞（MSCs）及小鼠心脏成体祖细胞（CPCs），通过前降支结扎法构建动物急性心肌梗死模型，在体外观察：1、高表达ILK对MSCs增殖、抗凋亡与旁分泌能力的影响；2、高表达ILK对CPCs增殖、迁移与抗凋亡能力的影响；在体观察并探讨：1、高表达ILK的MSCs移植对小型猪急性心肌梗死心功能及左室重构的影响及其机制；2、高表达ILK的CPCs移植对小鼠急性心肌梗死心功能及左室重构的影响及其机制。发现：1、体外研究显示，高表达ILK可激活下游Akt-GSK通路，促进MSCs增殖，提高其缺氧耐受能力，促进其表达大量旁分泌因子；2、体外研究显示，CPCs高表达ILK后增殖能力、迁移能力、缺氧耐受能力均明显改善；3、小型猪在体实验表明，移植ILK-MSCs同单纯MSC移植相比，可进一步减小梗死面积、改善梗死后心功能和左室重构，这与ILK-MSCs抑制胶原合成、减少胶原沉积、促进心肌细胞增殖、促进血管增生、抑制心肌细胞凋亡有关；4、小鼠在体实验表明，心梗模型建立后即刻移植ILK-CPCs同单纯CPCs移植相比，前者进一步改善心梗后心功能，提高运动能力，限制心脏扩大。同时ILK-CPCs组心肌结构维持较好，梗死周围区纤维化程度减少，心肌细胞凋亡减少和血管新生增加，心室重构相关分子表达增加；移植后短期内，ILK能够促进CPCs在心梗区域存留。血液学观察及不同组织器官的成瘤性观察显示细胞移植后未见血液学指标异常和新生肿瘤形成。终上所述，本研究进一步深化了对心梗后心室重构这一病理过程的认识，提出ILK基因修饰的干细胞移植治疗心肌梗死这一新疗法，并在动物实验中初步证明了该疗法的有效性，可行性与安全性。