本文選題：富勒烯　切入點(diǎn)：棕色脂肪干細(xì)胞　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國心肌梗死的發(fā)病率和死亡率居高不下,且呈現(xiàn)年輕化和逐漸上升的趨勢。目前臨床上常用治療手段僅能起到緩解癥狀和一定程度上改善患者生存質(zhì)量的作用,無法從根本上解決受損心肌的修復(fù)和重建問題�？勺⑸湫孕募〗M織工程策略為受損心肌組織的有效修復(fù)提供了新思路,然而,目前常用的可注射性材料在設(shè)計(jì)上并未考慮心梗部位過多氧自由基(ROS)的惡劣微環(huán)境以及心肌的導(dǎo)電特性,因此研制兼具抗氧化能力和導(dǎo)電特性的支架材料具有重要意義。富勒烯具有良好的導(dǎo)電特性,更為重要的是其衍生物-富勒醇具有優(yōu)良的抗氧化特性。為此,本論文將重點(diǎn)闡明富勒烯對大鼠棕色脂肪干細(xì)胞(BADSCs)存活、增殖和向心肌分化的作用規(guī)律及相關(guān)分子機(jī)制,在此基礎(chǔ)上,制備兼具抗氧化能力和導(dǎo)電特性的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠,研究其在ROS微環(huán)境下對BADSCs的存活、增殖及向心肌細(xì)胞分化的調(diào)控規(guī)律及相關(guān)分子機(jī)制,探索其動物體內(nèi)對受損心肌的修復(fù)作用。通過顯微鏡觀察、流式細(xì)胞儀檢測、免疫熒光染色、透射電鏡觀察、蛋白印跡、實(shí)時(shí)定量PCR等檢測手段,系統(tǒng)研究了不同濃度富勒烯對BADSCs毒性、增殖及向心肌細(xì)胞分化的調(diào)控規(guī)律及分子機(jī)制,結(jié)果發(fā)現(xiàn)富勒烯具有良好的細(xì)胞相容性,高達(dá)100μg/m L的富勒烯對BADSCs仍無細(xì)胞毒性。富勒烯可以被BADSCs攝取進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),通過調(diào)控MAPK家族信號通路(ERK MAPK和p38 MAPK)蛋白的表達(dá)量,促進(jìn)了BADSCs心肌特異性蛋白和基因的表達(dá),從而提高BADSCs的增殖及向心肌細(xì)胞分化的能力。同時(shí),可提高細(xì)胞間縫隙連接蛋白Connexin 43的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)了細(xì)胞間的通訊能力。通過化學(xué)修飾技術(shù)制備了水溶性的富勒烯衍生物-富勒醇,并以具有良好生物相容性的海藻酸鈉為基材,以葡萄糖酸鈣為交聯(lián)劑,制備了可注射性富勒醇/海藻酸鈉水凝膠。系統(tǒng)研究了水凝膠組成對其抗氧化能力和導(dǎo)電特性的調(diào)控規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),該水凝膠的導(dǎo)電特性良好,且其電導(dǎo)率的升高與富勒醇含量的增加具有相關(guān)性,當(dāng)水凝膠中富勒醇的濃度達(dá)到600μg/m L時(shí),其電導(dǎo)率可達(dá)(0.41±0.09)10-4 S?cm-1。同時(shí)該水凝膠具有有效清除羥自由基和有機(jī)氧自由基的能力,清除效率同樣與富勒醇的濃度成正比。在此基礎(chǔ)上,將BADSCs細(xì)胞包裹到富勒醇/海藻酸鈉水凝膠中,通過組織學(xué)染色、免疫熒光染色、透射電鏡觀察、蛋白印跡、實(shí)時(shí)定量PCR等檢測手段,系統(tǒng)研究了在ROS微環(huán)境下材料性能對BADSCs氧化應(yīng)激損傷、增殖、及向心肌細(xì)胞分化的作用規(guī)律及相關(guān)分子機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),富勒醇/海藻酸鈉水凝膠具有良好的生物相容性,更為重要的是富勒醇的引入可明顯減小ROS對BADSCs細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷,提高其存活和增殖相關(guān)信號通路p-ERK及p-p38的表達(dá),降低凋亡相關(guān)信號通路p-JNK蛋白的表達(dá)。此外還可以促進(jìn)α-Actinin、c Tn T和Cx-43這些心肌特異性蛋白的表達(dá),同時(shí)對α-actin、cTn T和GATA-4這些心肌特異性基因的表達(dá)也具有一定的促進(jìn)作用,進(jìn)而調(diào)控BADSCs向心肌細(xì)胞分化的能力。綜合分析以上結(jié)果,100μg/m L的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠對BADSCs的抗氧化效應(yīng)、促進(jìn)其增殖和向心肌分化的能力比較理想。在上述研究基礎(chǔ)上,制備了大鼠心梗模型,將所研制的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠攜帶BADSCs注射到大鼠心梗區(qū)域,通過組織化學(xué)染色、免疫熒光染色、心臟超聲及激光多普勒技術(shù)詳細(xì)研究了其對體內(nèi)心梗微環(huán)境的調(diào)控作用及對受損心肌的修復(fù)作用。研究發(fā)現(xiàn),富勒醇的引入可明顯降低心梗區(qū)活性氧自由基數(shù)量,且與空白對照組相比,100μg/m L的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠攜帶BADSCs注射修復(fù)心梗的效果最好,可明顯增加梗死區(qū)域血管密度,減小心梗部位面積,增加心室壁厚度,改善心功能和減小心肌損傷,從而延緩了心肌梗死后心室重塑進(jìn)程。綜上所述,本研究成功研制了兼具抗氧化能力和導(dǎo)電特性的心肌組織工程用水凝膠材料,并從材料水平、細(xì)胞水平、蛋白水平、基因水平、動物水平系統(tǒng)闡明了材料性能對BADSCs的存活、增殖及向心肌細(xì)胞分化的調(diào)控作用及相關(guān)分子機(jī)制,探索了其治療心肌梗死的可能性,為心肌組織工程用生物材料的研制提供了一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;R542.22

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本文編號：1559005