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目的:(1)研发经静脉使用、能特异性靶向促缺血心肌血管新生的基因治疗载体pMI1-AAVP-PDGF-B;(2)研究包含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体对缺血梗死心肌的疗效及其发挥疗效的可能机制;(3)使用透射电子显微镜对二倍体热带爪蛙心肌是否存在心脏Telocytes进行研究。方法:(1)通过分子克隆技术构建嵌合有噬菌体源性载体,能有效展示靶向子短肽MI1在其包膜表面,能实现对靶点受体的特异性靶向,同时拥有腺病毒源性载体的顺式元件,能在哺乳类细胞有效转导和表达目标转基因PDGF-B的靶向型基因治疗载体pMI1-AAVP-PDGF-B,包含有无关短肽MI2的载体pMI2-AAVP-PDGF-B及带有EGFP蛋白的示踪载体pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP。对载体pMI1-AAVP-PDGF-B,pMI2-AAVP-PDGF-B,pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP进行噬菌体包装,使用滴度法对上述目标噬菌体进行浓度测定。(2)使用左冠状动脉前降支结扎实验大鼠,分别经静脉注射含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体和含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体,于注射后10 min和24 h,收集实验鼠的心脏、肝脏、肺、脾脏、大脑、肾脏、骨骼肌并使用抗噬菌体免疫荧光染色法,对注射的含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体和含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体的体内组织靶向情况进行研究。(3)使用左冠状动脉前降支结扎实验大鼠,分别经静脉注射含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体和含pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP噬菌体,于注射后1周,收集实验鼠的心脏并使用RT-PCR和抗EGFP免疫组化染色法,对含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体和含pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP噬菌体的在心脏的缺血区和非缺血区的表达情况进行研究。(4)使用左冠状动脉前降支结扎实验大鼠,分别经静脉注射含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体、含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体、含pMI1-AAVP噬菌体、PBS溶液,于注射后2周,使用超声心动图对实验大鼠的心功能进行评价;于注射后2个月,使用超声心动图对实验大鼠的心功能进行评价,使用体能测定设备对实验大鼠的体能指标进行评价,使用H&E染色对噬菌体对实验大鼠的毒性进行评价,使用Masson’s Trichrome染色与免疫组化染色对实验大鼠的梗死面积、心脏纤维化程度、左心室室壁厚度、血管密度、梗死区心肌存活数和增殖心肌数进行研究。(5)使用透射电镜分别对热带爪蛙心脏的心房-心耳区、中间部分、心尖部分的心肌组织超微结构进行观察和分析。通过心尖切除构建热带爪蛙心脏损伤与再生模型,于术后2天和8天,对损伤部位的心肌组织进行电镜观察和分析。结果:(1)所构建的pMI1-AAVP-PDGF-B,pMI2-AAVP-PDGF-B,pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP载体经DNA测序证明其序列正确。经pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP载体转染的293T细胞能在转染24 h后呈绿色荧光阳性表达。经噬菌体包装后的pMI1-AAVP-PDGF-B,pMI2-AAVP-PDGF-B,pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP载体的滴度达到1011pfu/ml。(2)经构建噬菌体对缺血心肌靶向能力鉴定:在左冠状动脉前降支结扎致心梗模型大鼠,行静脉分别注射含pMI1-AAVP-PDGF-B和含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体10 min和24 h后,抗噬菌体免疫荧光结果证明含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体较之于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体更能高亲和性靶向缺血心肌血管及组织,且注射24 h后大量的含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体还能停留在缺血区的细胞与组织中,而在注射含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体的缺血区只有散在的阳性信号。(3)经构建噬菌体体内表达情况鉴定:在左冠状动脉前降支结扎致心梗模型大鼠,行静脉注射含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体一周后,RT-PCR结果证明载体携带的人PDGF-B可以在心脏的缺血区部位表达。注射含pMI1-AAVP-PDGF-B-EGFP噬菌体一周后,RT-PCR和抗EGFP免疫组化染色结果证明:载体携带的EGFP可以在心脏的缺血区表达。(4)含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗心肌梗死疗效评价:(1)心功能评价,在左冠状动脉前降支结扎致心梗模型大鼠,行静脉注射含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体,2周后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组的左心室射血分数和缩短分数均显著高于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组(非靶向短肽)、含pMI1-AAVP噬菌体组(非PDGF-B对照)、PBS对照组(p<0.05),但其左心室舒张和收缩末期直径、左心室舒张末期及收缩末期容积和上述对照组相比较差异不显著(p>0.05);2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组的左心室射血分数、缩短分数均显著高于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组(p<0.05),含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组的左心室收缩末期直径、左心室收缩容积和上述对照组相比显著降低(p<0.05),但其左心室舒张末期直径、左心室舒张容积和和上述对照组相比差异不显著,无统计学意义(p>0.05);(2)体能指标,2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组的前肢拉力相比含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组显著提高(p<0.05),而躯体向上活动能力、耐力、跑台运动时间和上述对照组相比差异没有显著性(p>0.05);(3)梗死面积,2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组梗死面积显著小于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组,差异有统计学意义(p<0.05);(4)左心室重构指标,2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组梗死区最小室壁厚度和梗死边缘区室壁厚度均显著大于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组,差异有统计学意义(p<0.05);(5)血管新生,2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体治疗组的边缘区和梗死区血管密度均显著大于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组,差异有统计学意义(p<0.05);(6)梗死区和边缘区心肌存活和增殖,2个月后含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体组梗死区心肌存活数目和心肌细胞增殖数目均显著高于含pMI2-AAVP-PDGF-B噬菌体组、含pMI1-AAVP噬菌体组、PBS组,差异有统计学意义。(5)使用透射电镜(TEM)证明:二倍体热带爪蛙心肌层中存在CTs,其在热带爪蛙心脏中主要是以心肌细胞小梁为单位进行分布,主要缠绕在心肌细胞表面,并通过Telopode连接在一起,在心肌层中呈三维网络分布;CTs能够通过细胞体和Telopode分泌的微囊泡和包裹囊泡与其它心肌层细胞(如心肌细胞)进行彼此联络;心脏损伤后第2天,伤口处有许多散在的红细胞和炎症细胞,在伤口处存在一些CTs,其Telopodes存在膜水肿样改变,且在且周围存在一些血痂样组织与结构,同时在伤口区域发现了一些由Telopodes构成网状结构,但缺乏心肌细胞和CTs胞体;在心脏损伤后第8天,在损伤区存在新再生的心肌纤维组织,另在再生心肌纤维中,线粒体密度显著多于非损伤心肌细胞。结论:(1)成功地研发了能经静脉使用、靶向促缺血心肌血管新生的基因治疗载体pMI1-AAVP-PDGF-B。(2)经静脉使用含pMI1-AAVP-PDGF-B噬菌体,能够显著改善心梗大鼠心功能,减小梗死面积,改善左心室重构,该疗效至少能维持至2个月,其发挥疗效的机理是促进梗死区及梗死边缘区的血管新生,减小缺血心脏的纤维化,改善左心室重构,促进梗死区心肌细胞存活和增殖。(3)二倍体热带爪蛙心肌存在心脏Telocytes,CTs及其网络的再生可能是启动受损心肌再生的关键步骤。