背景：近几年心肌梗死后心衰的发病率和死亡率持续升高,严重危害着人类的健康。心肌梗死后心室重塑是导致心功能恶化的重要原因,该病理过程主要表现为梗死区心肌细胞坏死、非梗死区心肌细胞肥大及心肌间质纤维化。严重损害了心脏的收缩和舒张功能,导致心力衰竭的发生。因此,延缓,逆转心梗后心室重塑是防治心衰的重要靶点。高迁移率族蛋白(High-mobility group box1, HMGB1)是一种DNA结合蛋白,存在于体内各种细胞中,调控细胞基因的转录。在病原体刺激或组织损伤后,HMGB1被分泌至细胞外,发挥化学趋化因子和促炎症因子的作用,诱导炎症反应,如：脓毒血症,自身免疫疾病及多器官功能障碍综合征(Multiple organ dysfunction syndrome, MODS)等。近年来研究发现HMGB1对心梗后心肌再生、血管形成及减轻心肌重塑有重要作用。鉴于HMGB1的多种生物学作用,越来越受到关注。但对于HMGB1改善心梗后心室重塑的机制还不明确。以往研究表明TGF-β/Smads通路参与了心梗后心室重塑的发生、发展过程。转化生长因子(Transforming growth factor-beta, TGF-β)参与调节心肌成纤维细胞的增殖和细胞外基质的生成,是影响心室重塑的重要因素。而TGF-β超家族细胞内信号转导过程主要是通过Smad蛋白介导的,TGF-β与细胞表面的特异性受体TβRⅡ结合后,使TβRⅠ磷酸化,磷酸化的TβRⅠ使R-Smads聚集、磷酸化,形成同源寡聚体并迅速地与Co-Smads形成异源寡聚体,然后移位到细胞核内,介导TGF-β的生物信息,引起心室重塑。TGF-β1/Smads通路是否介导了HMGB1改善心梗大鼠心室重塑及心功能的作用,有待进一步探讨。目的：1.探讨注射外源性的HMGB1治疗是否改善了大鼠心梗后的心室重塑及心功能。2.探讨HMGB1改善心梗大鼠心室重塑及心功能的作用是否通过TGF-β/Smad通路。方法：建立SD大鼠急性心肌梗死模型,将60只大鼠分为以下各组;假手术组15只(Sham组,开胸后仅在大鼠心脏左冠状动脉处穿线,不结扎冠脉)；余45只随机分为心梗对照组(control组,心梗3周后梗死边缘区注射磷酸盐缓冲液(Phosphate-Buffered Saline, PBS)100μL,分四点注射,每点注射25μL); HMGB1治疗组(HMGB1组,心梗3周后梗死边缘区注射含2.5μgHMGB1的生理盐水100μL,分四点注射,每点注射25μL)。治疗一个月后,每组各取15只进行超声心动图检测。检测左室射血分数(LVEF%),左室舒张末内劲(LVEDD),左室收缩末内劲(LVESD),评定心功能。每组各取8只进行Masson染色检测心梗面积,比较各组心梗面积大小；Real Time-PCR和Western-blot检测TGF-β、Western-blot检测Smad2、Smad3、pSmad2、pSmad3、Smad7、MMP2、MMP9、TIMP2、TIMP3、胶原I(collagenl)和胶原Ⅲ(collagenⅢ)蛋白表达。培养心肌成纤维细胞,观察HMGB1对TGF-β1诱导下心肌成纤维细胞胶原和Smad7表达的影响。敲除心肌成纤维细胞中Smad7基因,观察HMGB1对心肌成纤维细胞中胶原合成的影响。结果：(1) HMGB1能降低大鼠心梗后LVESD和LVEDD,提高LVEF,上述指标与对照组相比有明显差异(P<0.05)。(2) HMGB1明显减少心肌collaagenⅠ、collagenⅢ、TIMP2的表达量,增加了MMP2, MMP9的表达量。与对照组相比上述指标有显著差异(P<0.05)。(3) HMGB1明显减少了心梗后心肌pSmad2的表达,增加了Smad7的表达。与对照组相比上述指标有显著差异(P<0.05)(4) HMGB1明显减少了TGF-β1诱导下心肌成纤维细胞胶原的合成。(5)在敲除了Smad7基因的心肌成纤维细胞中,HMGB1对其胶原合成的抑制作用明显减弱。结论：(1)注射外源性的HMGB1可以改善心梗后心功能,减轻心肌纤维化,逆转左室重构；(2) HMGB1可以减少心梗后梗死边缘区TGF-β1、p-Smad2的表达,增加Smad7的表达。(3) HMGB1对TGF-β诱导的心肌成纤维细胞的胶原合成有抑制作用,而对Smad7的表达有上调作用；(4)在敲除了Smad7基因的成纤维细胞中,HMGB1对胶原合成的抑制作用明显减弱。(5) HMGB1逆转左室重构,改善心功能是通过抑制TGF-β1/pSmad2信号通路,增力Smad7的表达实现的。背景：心肌梗死后由于心肌细胞大量死亡、心脏自身的再生修复能力有限,引发心室重构并最终导致心力衰竭。近年来,外源性干细胞(间充质干细胞、内皮祖细胞、造血干细胞等)移植治疗心梗取得了一定的疗效。但由于单纯干细胞移植在心梗部位的细胞滞留率和存活率低,且不能有效调控移植细胞的增值和分化等问题。如何刺激原位心肌细胞再生修复成为研究的焦点。传统的观念认为,心肌细胞是一种终末分化细胞,人类心肌的再生能力很弱,不足以弥补心肌梗死后心肌的严重损失。然而这一观点近年来己被打破,越来越多的证据表明心脏具有自我更新能力,目前已从人和动物的心脏中分离出了心肌源性干细胞,并且这些细胞在体外可诱导分化成为心肌细胞、平滑肌细胞和血管内皮细胞。目前发现有许多细胞因子在体内可以诱导新生心肌细胞和血管生成,但由于生长因子在体内扩散快和半衰期短而不能保持其生物活性。因此,如何延长细胞因子的作用时间是达到治疗目的关键。温度敏感性水凝胶具有良好的生物降解性,生物相容性、可携带生物活性物质(生长因子、基因、细胞等),为细胞生长提供良好的微环境的同时还可对细胞因子起缓释作用,延长细胞因子的作用时间,受到广泛关注。近年来,温度敏性水凝胶作为载体支架在组织工程领域的研究已取得了明显进展,广泛应用于神经、软骨、肝脏等组织或器官的再造研究。由我们合作单位教育部武汉大学生物医用高分子重点实验室开发的的新型高分子材料Dex-PCL-HEMA/PNIPAAm是一种温度敏感型水凝胶,具有与细胞外基质类似的多孔网状结构,适合细胞的生长,并且具有良好的生物相容性、体内注射后成胶速度快,便于携带药物,细胞。本实验利用该水凝胶携带HMGB1注射到梗死部位治疗心肌梗死,观察其疗效并探讨其机制。目的：本实验的目的是观察温敏性水凝胶(Dex-PCL-HEMA/PNIPAA)作为载体材料携带HMGB1注射入心肌梗死边缘区后,心脏功能恢复,心室重构,梗死边缘区新生心肌细胞和局部血管生成的情况。方法：90只体重从200到250g的雄性SD大鼠分为5组,假手术组5只(Sham组,开胸后仅在大鼠心脏左冠状动脉处穿线,不结扎冠脉)。剩余85只开胸接扎冠状动脉前降支造成急性心肌梗死模型后,随机分成4组,分别经心肌在心肌梗死边缘区注入下列物质：100μL PBS(PBS组);100μL PBS携带2.5μg HMGB1(PBS+HMGB1组);100μL Dex-PCL-HEMA/PNIPAA温度敏感性水凝胶(Gel组);100μL水凝胶携带2.5μg的HMGB1(Gel+HMGB1组)。注射四周后,进行超声心动图检测心脏的功能,masson染色检测胶原沉积,免疫组化检测新生血管密度,分别与注射24h和1周后免疫荧光检测心肌干细胞及新生心肌细胞数量。结果：超声心动图检测结果：Gel+HMGB1组与其它各组比较,LVESD及LVEDD显著下降,LVEF显著升高,统计学处理有显著性差异(P<0.05)。组织形态学检测结果：免疫组化显示心肌梗死边缘区血管密度,PBS+HMGB1组和Gel+HMGB1组血管密度明显高于其他组,有显著统计学差异(P<0.05)；PBS+HMGB1组和Gel+HMGB1组相比血管密度无显著差异(P>0.05)。同时Masson三色染色显示Gel+HMGB1组的胶原比例较其它各组明显减小,有统计学意义(P<0.05)。免疫荧光显示Gel+HMGB1组梗死边缘区新生心肌细胞和心肌干细胞数量较其它组明显升高(P<0.05)。结论：Dex-PCL-HEMA/PNIPAA温度敏感性水凝胶携带HMGB1注射至大鼠心肌梗死边缘区,4周时超声心动图检测显示心脏功能得到明显改善,组织学检测显示胶原比例明显缩小,血管生成明显增加,新生心肌细胞和心肌干细胞数量明显增多,证明温Dex-PCL-HEMA/PNIPAA水凝胶作为载体可保持HMGB1的活性,同时又为细胞生长提供了良好的微环境,注射于心肌梗死区可修复受损的心肌,改善心功能。