本文關鍵詞：基于PET分子影像的心肌梗死干細胞治療的活體代謝功能監(jiān)測

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【摘要】：心肌梗死(myocardial infarction, MI)是目前冠心病中死亡率最高的疾病,也是全球致死率和致殘率的首要因素之一。心肌梗死后大量的心肌細胞壞死凋亡,使得心臟功能降低而逐步走向心力衰竭。目前的治療方法如藥物、介入及手術治療僅僅局限于改善癥狀,并不能挽救損傷的心肌細胞。近年來,細胞療法成為了修復損傷細胞的新研究熱點。胚胎干細胞(embryonic stem cells, ESCs)能夠分化成心肌細胞、血管內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞等多種細胞來改善心臟功能,但是因其免疫排斥及倫理問題等多方面因素限制其在臨床的廣泛應用。所以尋找一種可替代的、無上述問題的細胞應用于心肌梗死就顯得尤為重要。2006年,Yamamaka是利用逆轉錄病毒載體將Oct3/4、Sox2、KIf4、c-Myc4種轉錄因子導入小鼠成纖維細胞,誘導出一種具有類似ESCs特性的多功能干細胞-誘導多功能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)。iPSCs在形態(tài)、分子特征、分化潛能等方面與ESCs具有相似性,并且在體外可以被誘導分化成各種心臟的組成細胞,如心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞等。然而,干細胞治療的瓶頸之一就是無法活體,無創(chuàng),重復的監(jiān)測其在體內(nèi)的定植,分化等治療效果。為了更好地了解和評估干細胞在活體內(nèi)的治療效果,就需要使用一種無創(chuàng),敏感的方法來監(jiān)測其在活體內(nèi)的生物學行為。正電子發(fā)射斷層顯像(positron emission tomography, PET)技術用·8氟脫氧葡萄糖(18F fluorodeoxyglucose,18F-FDG)代謝來反映局部組織器官的功能及代謝變化,所以PET是目前評價干細胞治療效果的有效方法。盡管有研究表明ESCs. iPSCs均能夠改善心肌功能代謝,但尚未有研究將上述兩種干細胞同時運用于一種動物模型并進行影像監(jiān)測來評價其治療效果。結合前述內(nèi)容,本實驗首次應用PET評價ESCs. iPSCs兩種干細胞及其誘導分化的心肌細胞對大鼠心肌梗死的治療效果,并對其療效進行直接對比。第一部分：PET分子影像監(jiān)測多功能干細胞治療心肌梗死的實驗研究我們用micro-PET、micro-超聲和免疫熒光檢查來監(jiān)測和評價ESCs和iPSCs移植入大鼠心肌梗死模型后的治療效果。建立大鼠心肌梗死模型,術中移植ESCs和iPSCs,對照組注射等體積的磷酸鹽緩沖液(phosphate-buffered saline, PBS).術后的第3天、1、2、3和4周行micro-PET、micr超聲和免疫熒光檢查,最后一次PET掃描后,每組各取一只大鼠做放射自顯影檢查,其余大鼠做免疫組織學檢查。結果顯示：與PBS組相比,28天內(nèi)干細胞組的功能及代謝都明顯增加。ESCs組在第1周時心肌功能代謝均明顯高于iPSCs組,而在第3-4周iPSCs組則明顯高于ESCs組。免疫組織化學和免疫熒光檢查證實移植ESCs和iPSCs存活并遷移到梗死區(qū)內(nèi)分化為心肌細胞、血管平滑肌細胞和血管內(nèi)皮細胞來修復損傷的心肌。時空動態(tài)的PET、超聲及免疫熒光檢查顯示：ESCs和iPSCs能夠促進心肌梗死后的代謝和功能恢復。第二部分：干細胞誘導分化的心肌細胞治療心肌梗死的影像學研究基于前期的探索和研究,我們在體外將ESCs和iPSCs誘導分化成心肌細胞并用micro-PET、micro-超聲來監(jiān)測和比較兩種心肌細胞的移植治療效果。建立大鼠心梗模型后移植兩種心肌細胞,同樣在術后的第3天、1、2、3和4周行micro-PET.和micro-超聲檢查,最后一次PET掃描后,所有大鼠均做免疫組織學檢查。結果顯示：與PBS組相比,4周內(nèi)干細胞組的功能及代謝均顯著增加；human ESC-derived cardiomyocytes (hESC-CM)組和human iPSC-derived cardiomyocytes (hiPSC-CM)組在4周內(nèi)并無統(tǒng)計學差異；免疫組織化學檢查證實移植的兩種干細胞存活并改善心肌功能代謝。
【關鍵詞】：正電子發(fā)射型計算機斷層(PET) 心肌梗死 誘導多功能干細胞(iPSCs) 人類誘導多功能干細胞誘導分化的心肌細胞(hiPSC-CM) 胚胎干細胞(ESCs) 人類胚胎干細胞誘導分化的心肌細胞(hESC-CM)
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R542.22;R817.4
【目錄】：

• 致謝5-7
• 中文摘要7-10
• 英文摘要10-14
• 縮寫詞14-19
• 第一部分 PET分子影像監(jiān)測多功能干細胞治療心肌梗死的實驗研究19-56
• 1 前言23-28
• 2 材料與方法28-40
• 2.1 實驗材料28-30
• 2.2 實驗方法30-34
• 2.3 實驗流程34
• 2.4 動物分組和MI模型制作34-36
• 2.5 micro-PET及micro-超聲掃描36-37
• 2.6 心臟灌注37
• 2.7 放射自顯影37
• 2.8 免疫組織化學及免疫熒光37-39
• 2.9 統(tǒng)計學分析39-40
• 3 結果40-51
• 3.1 micro-PET結果40-41
• 3.2 micro-超聲結果41-43
• 3.3 L/N變化值和LVEF變化值的相關性分析43
• 3.4 放射自顯影結果43-44
• 3.5 免疫組織化學和免疫熒光結果44-51
• 4 討論51-55
• 5 結論55-56
• 第二部分 干細胞誘導分化的心肌細胞治療心肌梗死的影像學研究56-83
• 1 前言60-62
• 2 材料與方法62-66
• 2.1 實驗材料62-64
• 2.2 實驗流程64
• 2.3 人源多能干細胞的分化培養(yǎng)64
• 2.4 動物分組和MI模型制作64-65
• 2.5 micro-PET及micro-超聲掃描65
• 2.6 免疫組織化學檢查65
• 2.7 統(tǒng)計學分析65-66
• 3 結果66-71
• 3.1 多能干細胞向心肌分化的結果66
• 3.2 micro-PET結果66-68
• 3.3 micro-超聲結果68-70
• 3.4 免疫組織化學結果70-71
• 4 討論71-73
• 5 結論73-74
• 參考文獻74-83
• 綜述83-105
• 參考文獻95-105
• 作者簡歷105-106

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本文編號：998795