CS离子浸提液修复小鼠心肌梗死的实验研究

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背景:促血管生成、重建血运,可减少心肌细胞凋亡和坏死,是治疗心肌梗死(MI)的关键。尽管临床上有诸多治疗方案,但基本都不能改善预后;基于细胞或非细胞的组织工程策略虽已取得一定进展,但都未过渡到临床使用阶段。此外,移植细胞归巢率低、滞留率低、存活率差以及生物材料植入和降解困难等问题限制了其应用,MI后心力衰竭的死亡率持续攀升。硅酸钙(CS)因其显著促血管生成效果被广泛用于硬组织工程,其主要通过离子溶解产物(特别是硅离子)发挥作用,但其在软组织缺血相关疾病如MI中的应用鲜有探讨。目的:探讨CS离子浸提液对小鼠心肌梗死的修复作用及机制。方法与结果:1.制备CS粉末及不同浓度离子浸提液,采用ICP-OES分析各离子的浓度;常氧和糖氧剥夺条件下,CCK-8检测不同浓度的CS浸提液对心肌细胞活力的影响;静脉注射CS浸提液,探讨CS在体内的分布、代谢以及安全性。选取1/64CS作为后续细胞实验的干预浓度并初步证实CS静脉注射在体内是安全的。2.建立急性心肌梗死模型,采用CS原液(200μ1/隔天)静脉注射干预14天,对比治疗前后心脏超声水平;Masson染色、Tunel免疫组织化学染色、vWF、Isolectin-GS IB4以及Cx43免疫荧光染色、血清NT-proBNP、HW/BW评估CS对心肌纤维化、心肌肥大以及新生血管形成等影响。结果提示,CS浸提液能改善急性心肌梗死后小鼠心功能,抑制心肌细胞凋亡,促进新生血管形成。3.体外建立糖氧剥夺的细胞模型,构建大鼠原代心肌细胞和人脐静脉内皮细胞共培养体系。Tunel染色检测心肌细胞凋亡情况;RT-qPCR检测VEGF、KDR、Cx43基因表达情况;Western blot检测c-caspase-3、Cx43以及MAPKs家族蛋白表达情况;Cx43、vWF免疫荧光检测新生血管形成情况。结果提示,1/64CS能促进共培养体系内皮细胞新生血管的形成,促进VEGF和KDR的表达;抑制糖氧剥夺诱导的心肌细胞凋亡,抑制c-caspase-3蛋白的表达,调节Cx43和MAPKs家族蛋白的表达。结论:CS浸提液能改善心肌梗死后小鼠心功能,其可能通过促进细胞间交流,上调Cx43表达,促进VEGF介导的新生血管的形成;调节MAPKs家族蛋白表达,抑制心肌细胞凋亡等途径发挥作用。
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