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目的:将双重表达绿色荧光蛋白(GFP)和萤火虫荧光素酶(Fluc)的SD大鼠骨髓间充质干细胞(GFP/Fluc BMSCs),分别联合功能化自组装多肽RADA-PRG或RADA-KLT注射至Balb/c小鼠急性梗死心肌周围,利用生物发光成像(BLI)、磁共振成像(MRI)双模态示踪移植后干细胞的定位、存活、增殖和迁移并评估治疗后心功能的改善程度;结合病理HE染色及免疫组化验证体内干细胞分化、血管生成过程,从而探讨功能化自组装多肽纳米纤维支架材料提高干细胞存活率及治疗效果的可行性及可能机制。方法:构建Balb/c小鼠急性心肌梗死模型,分别在梗死心肌周围注射A组(对照组):PBS缓冲液;B组:GFP/Fluc BMSCs; C组:GFP/Fluc BMSCs+RADA-PRG;D组:GFP/Fluc BMSCs+RADA-KLT.注射体积约40ul/只,细胞浓度约1.0×106/ml。术后第1、4、7、10、13天行BLI,术后第3、28天行MRI并计算左心室射血分数(LVEF),术后第29天取心脏组织病理行HE染色以及GFP、CD34免疫组化,并计算梗死灶内及周围血管密度。结果:自术后第1天即可观察到B、C、D三组心脏体表投射部位有明确的光学信号,第4天信号强度达到峰值,第7天开始逐渐减弱,B、D两组至第10天消失,C组至第13天消失,而A组始终未观察到光学信号。其中,C组信号强度自第4天开始均高于B组(Day 4, P=0.0008; Day 7, P=0.003; Day 10, P=10-7),而D组仅在第4天高于B组(P=0.02)。此外,三组均在第1天即可在心脏以外部位观察到光学信号,尤以头部最为明显,与心脏区域维持同样时间后消失。术后第3天四组LVEF无明显差异(P=0.59)。术后第28天,四组LVEF均较前提高,其中A、B两组仍无明显差异(P=0.21),而C、D两组均高于A(C组,P=0.01;D组,P=0.01)、B(C组,P=0.01;D组,P=0.02)两组。心脏组织HE染色及GFP免疫组化示四组梗死灶均为纤维瘢痕组织替代,B组可见GFP阳性的心肌细胞,C、D两组亦可见GFP阳性细胞,但与心肌细胞、血管结构不一致,A组未见GFP阳性细胞。CD34免疫组化示B、C、D三组梗死灶内及周围血管密度明显高于A组(B组,P=0.006;C组,P=0.0001;D组,P=0.0002),且C、D两组明显高于B组(C组,P=0.003;D组,P=0.002)。结论:将SD大鼠GFP/Fluc BMSCs注射至Balb/c小鼠急性梗死心肌周围,利用BLI、MRI双模态可以有效示踪移植后BMSCs的定位、存活、增殖和迁移,并评估治疗后心功能的改善程度。单纯用BMSCs治疗,BMSCs在体内存活时间较短,心功能未见明显改善。而联合RADA-PRG可以促进BMSCs在心肌组织的定位、增殖,加强BMSCs在体内分化并诱导血管生成的作用,从而强化治疗效果;联合RADA-KLT可以促进体内血管生成、组织修复过程,从而强化治疗效果。