肝素化纳米微泡靶向介导aFGF防治糖尿病心肌病及其机制实验研究

Diabetic cardiomyopathy (DCM) is one of the serious complications of diabetes, and is the leading cause of heart failure and death in patients with diabetes, so it has been raising increasing concern in recent years. However, so far it is lack of effective clinical treatment method.Previous researches have showed that microvascular lesion, oxidative stress and cardiac autonomic neuropathy play important roles in DCM occurrence and development, and acidic fibroblast growth factor (aFGF) has significantly promoting angiogenesis, antioxidant injury and nerve protection effects. So the application of aFGF in preventive treatment of DCM has very good prospects, but due to the lack of efficient, safe, controllable myocardial targeted delivery carrier limiting its application. This project, based on the previous studies, intends to prepare heparin-modified nanoscale bubble (HMNB)which will be used as targeted carriers to deliver aFGF to diabetic cardiomyopathy in rats by using ultrasound targeted microbubble destruction (UTMD),and the preventive treatment effects will be evaluated with conventional echocardiography, speckle tracking imaging (STI), real-time myocardial contrast echocardiography (RT-MCE) and cardiac catheterization, also explore the possible mechanism, to provide a new ideas and scientific evidence for the prevention and treatment of diabetes cardiomyopathy.

糖尿病性心肌病(DCM)是糖尿病的严重慢性并发症之一，是糖尿病患者易发心衰和死亡的主要原因。然而，迄今临床上尚缺乏有效治疗方法。研究表明,微血管病变、氧化应激及心脏自主神经病变等在DCM发生发展中扮演着重要角色，而酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）具有显著促进血管新生、抗氧化损伤及神经保护等活性，因此应用aFGF防治DCM具有很好发展前景。但由于缺乏高效、安全、可控的心肌靶向递送载体限制了其应用。本项目在前期研究基础上,拟构建一新型携载aFGF的肝素化纳米微泡（aFGF-HMNB），经外周静脉注射入糖尿病大鼠体内并结合超声微泡靶向破裂技术，将aFGF递送至心肌组织而发挥作用；用常规超声心动图、斑点追踪成像（STI）、实时超声心肌造影（RT-MCE）及心导管等技术评价该方法对DCM的防治效果，并采用免疫组化、细胞病理学等方法初步探讨其可能的机制，为糖尿病心肌病的防治研究提供新的思路和依据。

酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）具有显著诱导血管新生、改善心肌微循环、抗氧化损伤及抗心肌细胞凋亡等作用。本项目采用冻干法制备肝素化纳米微泡（HMNB），利用肝素结合aFGF的特点形成携载aFGF的肝素化纳米微泡（aFGF-HMNB），制备得到的aFGF-HMNB形态圆整，粒径230±20 nm且分布均匀，稳定性好。将aFGF-HMNB经尾静脉注入DM大鼠体内，并结合超声靶向微泡破裂（UTMD）技术，靶向递送aFGF至心肌组织而起效。其他干预方式分别为单纯注射aFGF、单纯注射HMNB以及注射aFGF-HMNB，对照组分为正常对照组及DM模型组。实验研究发现，与DM模型组及其他干预组比较，aFGF-HMNB+UTMD组左室壁平均峰值速度（Vs）、径向应变（Sr）及应变率（SRr）、切向应变(Sc)及应变率（SRc）明显增加（P<0.05），心肌超声造影峰值声学强度（A）、心肌血流量（A×β）也明显增加（P<0.05），心导管检测指标左室收缩末压力（LVESP）、左室内压最大上升/下降速率（LV±dp/dtmax）明显增高（P<0.05），左室舒张末压力（LVEDP）明显降低（P<0.05），心肌微血管密度（MVD）增加（P<0.05），胶原容积分数（CVF）及凋亡指数（AI）减少（P<0.05），Western-blotting相关蛋白检测发现aFGF-HMNB+UTMD组aFGF、金属硫蛋白(MT)表达较其他各组明显增加（P<0.05），同时P-AKT/AKT比值、P-Foxo3a/Foxoa比值较其他干预组也明显增加（P<0.05），凋亡调控蛋白Bcl-2表达增加、Bax表达减少（P<0.05）。本研究初步结果表明，肝素化纳米微泡结合UTMD能将aFGF有效递送至DM心肌内而对心肌细胞发挥保护作用，其机制可能与aFGF通过诱导内源性 MT 表达及调节 Akt/Foxo3a 通路有关。本课题为DCM的防治研究提供了新的思路和依据，有望成为一种新的DCM防治有效方法。