APN转染BMSCs抑制TSP-1/TGF-β1介导的糖尿病心肌纤维化的研究

Diabetes is a high incidence of the disease in the world. The cardiovascular complications such as diabetic cardiomyopathy has become the leading cause of death in patients with diabetes. The pathological features of Diabetic cardiomyopathy were a significant reduction in myocardial cells, myocardial interstitial fibrosis and inter-collagen formation. Our Previously study found TSP-1/TGF-β1 signaling pathway play a key role on the cardiac fibrosis in diabetic rats. The results caused widespread concern and references. And adiponectin is a specific protein secreted by fat cells, could increase sensitivity of peripheral tissues to insulin, anti- atherosclerosis and fibrosis. Under Literature and our previous experimental results, this study will use bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) as transfection carrier of APN for treatment of myocardial disease in diabetic rats and in vitro model of hyperglycemia myocardial injury, and observe TSP-1/TGF -β1 signaling pathway on the protective effect of these cells and heart from diabetic cardiac morphology, function and molecular biology science levels. It will provide some experimental evidence of rehabilitation of diabetic cardiomyopathy patients.

糖尿病已成为当今世界的高发疾病，其并发症如糖尿病心肌病等是糖尿病患者死亡主要原因之一。研究表明高血糖状态下心肌胶原增生和间质纤维化是患者心脏功能康复难题。脂联素（adiponectin,APN）作为脂肪细胞分泌的一种特殊蛋白，具有抗炎和抗纤维化作用。本课题组前期发现TSP-1/TGF-β1信号通路的激活是糖尿病大鼠心肌纤维化过程的中心环节，而给予APN治疗可显著减轻心肌纤维化。结合文献和我们先前实验结果，提出假说：APN可能通过调控TSP-1/TGF-β1通路来抑制糖尿病心肌胶原增生和间质纤维化过程。为此本研究拟采用骨髓间充质干细胞（BMSCs）作为APN的载体，采用体内糖尿病大鼠心肌病模型和体外高血糖细胞损伤模型，研究BMSCs旁分泌的APN 通过调控TSP-1/TGF-β1通路来抑制心肌纤维化、改善心肌间质结构、修复心脏功能的作用和机制，为糖尿病心肌病治疗和康复提供实验基础和理论依据。

糖尿病是一种胰岛素分泌绝对或相对不足，并以高血糖、高血脂为特征的代谢紊乱综合征。随着人们生活水平的提高，糖尿病的发病率亦呈逐年增高趋势，目前已成为一个困扰全球人口的巨大健康问题。研究表明糖尿病心肌病是糖尿病患者死亡的主要原因之一，有研究发现脂联素（Adiponectin，APN）具有抗动脉粥样硬化，抗炎和改善糖尿病心肌并发症等功能，但是其治疗糖尿病心肌病的机制尚未明确，因此本项目通过构建携带APN基因的慢病毒，同时分离培养骨髓间充质干细胞（Bone marrow mesenchymal stem cell, BMSCs），APN基因修饰BMSCs，然后向糖尿病大鼠模型尾静脉移植转染了携带APN基因的BMSCs，来探讨APN基因修饰的BMSCs(BMSCs+APN)在改善糖尿病大鼠心肌纤维化中的作用及其潜在机制。.课题组首先完成了骨髓间充质干细胞的分离培养；并成功设计构建了含脂联素（APN）基因的重组慢病毒载体，完成了APN重组基因及APN小分子干扰RNA的病毒载体；然后包装病毒并成功转染BMSCs，构建了稳定过表达APN蛋白和小分子干扰RNA(抑制表达APN）的BMSCs；成功构建了体外模拟DCM的H9c2培养体系及BMSCs-H9c2共培养体系；成功建立持续高血糖的糖尿病大鼠心肌病模型；成功完成了向糖尿病大鼠尾静脉输注上述骨髓间充质干细胞的移植手术。移植后通过大鼠超声心功能检测，左心室心肌组织病理学观察、纤维化相关信号通路蛋白的检测，从形态学、功能学和分子生物学水平来探究上述APN修饰的BMSCs对糖尿病心肌病大鼠的心肌保护作用并探索其可能的机制。本项目研究结果显示：APN修饰的BMSCs移植到DM大鼠后，可以显著缓解糖尿病大鼠的心肌损伤，心肌纤维化，改善糖尿病大鼠心脏功能，其内在信号机制可能与TGF-β1/smad2/smad3信号通路相关。