无针喷射控释双生长因子水凝胶治疗急性心肌梗死的实验研究

论文摘要

缺血性心脏病是危害人类生命健康的主要疾病之一,目前以药物、介入以及外科冠脉旁路移植术治疗为主,但仍有部分弥漫性冠脉病变患者得不到有效治疗。为更好地治疗缺血性心脏病,临床及实验室不断摸索新的治疗方法,例如激光心肌血运重建术（transmyocardial laser revascularization,TMLR）、细胞因子治疗、基因治疗、干细胞治疗等,其中TMLR对部分顽固性心绞痛患者缓解疼痛、改善生活质量等方面获得了临床肯定,并于1998年美国FDA批准其进入临床应用。但由于激光打孔不可避免产生孔道壁的热损伤,影响孔道与周围小血管的连通和物质交换,且孔道长期开放性不佳,致使TMLR治疗在病死率和心功能改善方面效果不理想。基于此,我们设想采用无针喷射心肌梗死周边区产生孔道,避免激光孔道的热损伤,同时孔道内填充包裹生长因子藻酸盐水凝胶,避免孔道在短时间内闭合,并利用凝胶内生长因子促进孔道壁内皮化,维持孔道开放,进而改善心肌供血。心梗后左室重塑与心力衰竭往往与心脏细胞外基质（cardiac extracellular matrix,ECM）的广泛损伤有关。研究表明,在心肌梗死区注射生物材料有可能代替损伤的ECM,防止左室重塑和心力衰竭。海藻酸盐主要是从褐藻中提取的多糖聚合物,通过与二价阳离子结合可形成具有一定粘度和力学强度的三维载体结构,由于其为天然高分子材料,具有无毒性、可降解性及良好的生物相容性而广泛应用于药物释放体系和组织工程领域,其结构与ECM相似。因此,课题组设想于梗死区及梗死周边区无针喷射控释双生长因子藻酸盐水凝胶实现改善梗死后左室重塑。综上,通过无针喷射产生孔道,并于孔道内填充包有联合细胞因子的载体材料,促进孔道开放,从而改善局部缺血心肌的供血,通过梗死区及梗死周边区无针喷射控释双生长因子藻酸盐水凝胶改善心肌梗死左室重塑,进而改善心功能,为缺血性心脏病的治疗提供一种新策略。本课题研究主要包括以下三部分内容:目的制备控释双生长因子藻酸盐水凝胶载体,并检测其理化性能。方法采用氧化及钴60辐照对海藻酸钠进行修饰,制备控释双生长因子藻酸盐水凝胶载体。将无针注射器中藻酸盐水凝胶打入24孔培养板中,每孔加1 ml磷酸盐缓冲液（PBS）于37℃孵育,通过测定水凝胶的干重损失检测控释双生长因子藻酸盐水凝胶的体外降解,并绘制降解率曲线。用无针注射器于18只兔心肌组织喷射100μl双生长因子藻酸盐水凝胶,分别于各时间点取心肌组织,进行苏木素-伊红（HE）染色,观察组织结构及心肌组织中藻酸盐水凝胶的体内降解情况。采用四唑盐（MTT）比色法进行控释双生长因子藻酸盐水凝胶的细胞毒性分析。结果体外降解实验中,控释双生长因子藻酸盐水凝胶显示了相对较快地降解速度,第一周大约降解50%,3 w后几乎降解完全。体内降解实验显示,心肌组织中控释双生长因子藻酸盐水凝胶逐渐减少,5 w后,在心肌组织中几乎没有观察到水凝胶的片段。控释双生长因子藻酸盐水凝胶对细胞活性无明显影响。结论本实验成功制备了控释双生长因子藻酸盐水凝胶载体,具有较好的降解性能及安全性,它可以作为具有控制释放生长因子能力的生物载体材料,为后续实验提供实验基础。目的采用无针喷射心肌打孔,观察无针喷射生长因子藻酸盐水凝胶的孔道效应。方法制备包裹血管内皮细胞生长因子和血小板源性生长因子藻酸盐水凝胶。成功建立22只兔心肌梗死模型后,随机分成3组:盐水组、凝胶组和生长因子凝胶组,随后行无针喷射心肌打孔,术中采用超声诊断仪监控无针喷射过程。术后8 w,心脏超声造影观察孔道效应,造影后2 d进行HE染色及Masson染色。结果肉眼观察可见白色糊状凝胶填充于孔道内部。超声诊断仪可全程监控无针喷射过程。心脏超声造影结果显示生长因子凝胶组超声微泡造影剂可沿孔道直接灌注心肌,其余两组未见造影剂经心室腔直接灌注心肌。HE染色结果显示生长因子凝胶组在心肌梗死周边无针喷射区可观察到孔道形成,其余两组孔道已闭合。Masson染色结果显示生长因子凝胶组孔道外壁包绕较多染有蓝色的胶原纤维,而孔道维持开放,其余两组孔道被染有蓝色的胶原纤维填充。结论无针喷射包裹生长因子藻酸盐水凝胶可于心肌梗死周边区建立孔道,实现血液经心室腔沿孔道直接灌注缺血心肌。目的探讨无针喷射控释双生长因子藻酸盐水凝胶改善心肌梗死左室重塑和心功能的可行性。方法成功建立40只兔心肌梗死模型后,随机分成5组:盐水组、凝胶组、VEGF-A165凝胶组、PDGF-BB凝胶组和双生长因子凝胶组。实验干预8 w后,测量平均瘢痕厚度进行形态学分析,采用超声心动图评价心功能,并进行免疫组化检测CD34及α-SMA的表达。结果形态学分析结果显示凝胶组、VEGF-A165凝胶组、PDGF-BB凝胶组及双生长因子凝胶组的平均瘢痕厚度较盐水组的平均瘢痕厚度明显增厚（P<0.05）。超声心动图评价心功能结果显示双生长因子凝胶组心功能较其他各组心功能有所改善（P<0.05）。免疫组化结果显示VEGF-A165凝胶组、PDGF-BB凝胶组及双生长因子凝胶组的微血管及小动脉密度均有所增加,双生长因子凝胶组的血管密度增加最为明显（P<0.05）。结论无针喷射控释双生长因子藻酸盐水凝胶能够改善心肌梗死左室重塑及心功能,并增加心肌血管密度,为缺血性心脏病治疗提供一种新方法。

论文目录

• 英汉缩略语名词对照
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 参考文献
• 第一部分 控释双生长因子藻酸盐水凝胶载体的制备及检测
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 参考文献
• 附图
• 第二部分 急性缺血心肌无针喷射双生长因子藻酸盐水凝胶的孔道效应
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 参考文献
• 附图
• 第三部分 无针喷射控释双生长因子藻酸盐水凝胶对心肌梗死左室重塑及心功能的影响
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 参考文献
• 附图
• 全文总结
• 附：激光驱动无针注射系统研制与初步性能测试
• 1 材料和方法
• 2 结果
• 3 讨论
• 参考文献
• 附图
• 文献综述 心肌血管再生治疗技术的研究进展
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文