本文選題：心肌組織工程　切入點(diǎn)：心梗　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：心肌組織工程為缺血性心臟疾病治療提供了新的治療策略。研究人員目前在體外已成功構(gòu)建了具有節(jié)律性收縮的再造心肌組織或工程化心肌組織(Engineered cardiac tissues,ECTs),在體內(nèi)心梗修復(fù)方面也取得顯著成效。然而,考慮到心肌組織本身的電生理特性,以往用于心肌組織構(gòu)建的支架材料難以為心肌細(xì)胞提供導(dǎo)電微環(huán)境,所構(gòu)建的ECTs仍缺乏天然心肌的收縮-興奮耦聯(lián)與電傳導(dǎo)特性。近年來(lái),導(dǎo)電納米材料在電傳導(dǎo)特性的組織構(gòu)建研究中受到研究人員的高度關(guān)注,其中石墨烯已被證實(shí)在生物醫(yī)學(xué)尤其是組織工程研究中具有良好的應(yīng)用前景。此外,ECTs的體內(nèi)示蹤對(duì)于評(píng)價(jià)其對(duì)心梗治療效果及細(xì)胞行為至關(guān)重要。在諸多標(biāo)記手段中,氧化鐵納米粒(Iron Oxide Nanoparticles,IRONs)因其良好的生物相容性及易檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于體內(nèi)細(xì)胞移植及ECTs的示蹤中。但針對(duì)IRONs對(duì)心肌細(xì)胞微結(jié)構(gòu)及細(xì)胞活性影響,尤其是三維ECTs中閏盤(pán)的形成影響尚不明確。為此,本論文重點(diǎn)闡明IRONs對(duì)心肌細(xì)胞微結(jié)構(gòu)及細(xì)胞活性的影響,尤其是三維ECTs中閏盤(pán)形成的影響規(guī)律,并以氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)-明膠為材料,在明確其對(duì)棕色脂肪干細(xì)胞(Brown Adipose Derived Stem Cells,BADSCs)作用基礎(chǔ)上,研究GO-明膠水凝膠攜帶IRONs標(biāo)記的BADSCs在心梗心肌中的分布及分化影響規(guī)律,具體研究結(jié)果如下:(1)IRONs對(duì)心肌細(xì)胞微結(jié)構(gòu)及生物活性影響:共沉淀法制備IRONs,表面修飾巰基丁二酸(2,3-Dimercaptosuccinic Acid,DMSA)后制備DMSA-IRONs。通過(guò)組織學(xué)染色及western blotting等檢測(cè),表明DMSA-IRONs對(duì)心肌細(xì)胞微結(jié)構(gòu)分布影響較小。同時(shí),在心肌細(xì)胞活性影響方面,體外3,3-二氨基聯(lián)苯胺顏色反應(yīng)證明了DMSA-IRONs能夠發(fā)揮類(lèi)似過(guò)氧化酶的活性降低活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)水平,DMSA-IRONs在H2O2處理的心肌細(xì)胞內(nèi)同樣清除了部分ROS,對(duì)心肌細(xì)胞起到了保護(hù)作用。(2)DMSA-IRONs對(duì)ECTs中閏盤(pán)結(jié)構(gòu)的影響:在基于膠原/Matrigel構(gòu)建的三維ECTs中,DMSA-IRONs標(biāo)記后,透射電鏡及普魯士藍(lán)染色顯示細(xì)胞對(duì)DMSA-IRONs的吸收與其在ECTs中的分布位置有關(guān),ECTs邊緣的細(xì)胞大量攝取DMSA-IRONs,而ECTs內(nèi)部細(xì)胞攝取較少,且內(nèi)吞的DMSA-IRONs分布于細(xì)胞質(zhì)及囊泡中。在閏盤(pán)結(jié)構(gòu)形成方面,通過(guò)免疫熒光及western blotting檢測(cè),證實(shí)DMSA-IRONs促進(jìn)ECTs中縫隙結(jié)構(gòu)的形成,降低粘著連接及橋粒的形成。(3)GO-明膠水凝膠對(duì)BADSCs向心肌細(xì)胞分化影響研究:制備含不同濃度GO的甲基丙烯酸酯明膠(GO-Gel MA)水凝膠,GO對(duì)水凝膠多孔狀結(jié)構(gòu)無(wú)明顯影響,但增加了水凝膠的電容性。通過(guò)結(jié)晶紫染色、MTT檢測(cè)等篩選出適合BADSCs粘附及細(xì)胞活性的GO-Gel MA水凝膠,同時(shí)GO的摻入未明顯影響B(tài)ADSCs的增殖,而免疫熒光染色、western blot檢測(cè)顯示,GO-Gel MA水凝膠明顯促進(jìn)了BADSCs向心肌細(xì)胞的分化及電傳導(dǎo)相關(guān)蛋白connexin 43的極化分布及表達(dá),并且誘導(dǎo)了ILK-Akt-Erk1/2細(xì)胞信號(hào)的表達(dá)。(4)GO-Gel MA水凝膠攜帶摻雜鋅的氧化鐵磁納米粒標(biāo)記的BADSCs進(jìn)行的心梗治療研究:利用熱分解鐵前體物質(zhì)的方法制備摻雜鋅的磁納米粒,經(jīng)DMSA表面修飾制備形成具有良好分散能力的磁納米粒,其大小為4.8±0.6 nm。GO-Gel MA水凝膠攜帶磁納米粒標(biāo)記的BADSCs進(jìn)行大鼠心梗模型注射,經(jīng)心臟超聲、MRI技術(shù)、組織學(xué)染色等表明,GO-Gel MA水凝膠促進(jìn)了BADSCs在心梗區(qū)的存活、遷移及分化,并增加了心臟心室壁的厚度,改善了心臟的收縮功能。綜上,本研究首先明確DMSA-IRONs對(duì)心肌細(xì)胞微結(jié)構(gòu)及細(xì)胞活性的影響,證實(shí)DMSA-IRONs發(fā)揮類(lèi)似過(guò)氧化物酶活性降低細(xì)胞內(nèi)ROS,對(duì)心肌細(xì)胞起到保護(hù)作用;利用三維ECTs研究模型,表明DMSA-IRONs的攝取促進(jìn)縫隙連接的形成,降低心肌機(jī)械性能相關(guān)的粘著連接、橋粒斑蛋白表達(dá)。另外,在基于導(dǎo)電支架對(duì)BADSCs向心肌細(xì)胞分化規(guī)律與體內(nèi)心梗移植研究中,GO-Gel MA水凝膠增強(qiáng)BADSCs的伸展,促進(jìn)向心肌細(xì)胞分化的同時(shí),誘導(dǎo)電傳導(dǎo)相關(guān)蛋白connexin 43的表達(dá)及ILK-Akt-Erk1/2信號(hào),同時(shí)GO-Gel MA水凝膠攜帶BADSCs顯著增強(qiáng)心臟功能。本研究對(duì)未來(lái)IRONs及GO的ECTs構(gòu)建、標(biāo)記及體內(nèi)移植應(yīng)用奠定了研究基礎(chǔ)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：R542.22;R318.08
，

本文編號(hào)：1590645