GATA-4修飾MSCs移植改善心肌梗死心功能的機制研究

《GATA-4修飾MSCs移植改善心肌梗死心功能的機制研究》是依託蘇州大學，由李紅霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：GATA-4修飾MSCs移植改善心肌梗死心功能的機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李紅霞
• 依託單位：蘇州大學

項目摘要

目前已證實骨髓間充質幹細胞（MSCs）移植可改善充血性心衰心功能，但治療效果有限，其原因與多方面因素有關，包括移植MSCs低分化率和低存活率等。GATA-4是心肌細胞發育、分化的重要轉錄因子。申請人在前期工作中發現GATA-4基因轉染的MSCs可通過旁分泌作用增加新生血管形成，改善心功能；在此基礎上，我們進一步深入探討其改善心功能機制:心肌分化和抗凋亡。本課題擬以GATA-4和MSCs為對象，①體外:GATA-4對MSCs心肌分化、細胞存活的影響及機制；並對分化的細胞進行離子通道和鈣調的研究，確認分化細胞的生理功能。②體內: 移植轉染GATA-4的MSCs 到心梗後心衰動物模型中，觀察上調GATA-4 表達，能否通過促進移植細胞心肌分化、遷移、抗凋亡等調控機制，從而提高心衰療效。本課題將闡明GATA-4對MSCs心肌分化及存活的影響，為GATA-4轉染MSCs改善心衰心功能研究提供實驗依據

結題摘要

本課題按照計畫完成。 基因修飾骨髓間充質幹細胞 (MSCs) 是增加細胞抗缺氧和心肌分化的新方向。GATA-4是心肌轉錄因子，在心肌分化中起著重要的作用。我們從體外分離、培養和純化大鼠MSC，以逆轉錄病毒為載體將GATA-4基因轉染MSC，建立穩定的GATA-4基因修飾的MSC細胞模型。並移植轉染GATA-4的MSC到心梗後心衰動物模型中，從體外和體內兩方面研究GATA-4對MSC心肌分化和心肌保護作用。體外發現：（1）GATA-4組的心肌基因BNP、actinin和Islet-1的表達和離子通道（Ik1、Ito、IKDR、ICa和INa）的電流密度及基因表達都明顯高於對照組（轉染空質粒組Null組）。 GATA-4組與CM共培養後，記錄到低幅度的動作電位。加入中和抗體IGF-1和VEGF後，心肌離子通道基因的表達下調。可見GATA-4促進MSC的心肌分化可能有IGF-1和VEGF的共同作用。（2）GATA-4組心肌分化陽性率明顯增加。功能研究表明當敲除IGFBP-4基因時，GATA-4組分化潛能被降低。（3）在低氧環境下，GATA-4組與Null組相比，MTT 攝取增加、膜聯蛋白V 陽性細胞數降低、乳酸脫氫酶釋放減少。GATA-4過表達可以保護缺氧引起的心肌細胞的損傷，維持線粒體膜電位，TUNEL檢測的細胞凋亡數也顯著降低。其機制包括，GATA-4可促進抗凋亡基因Bcl-2的表達，同時，GATA-4組中IGF-1和VEGF釋放增多，可能也是GATA-4保護心肌的機制之一。體內發現:（1）在GATA-4治療組，Sry基因的表達增加；增加了MSC在缺血心肌的存活率；而且增加移植後MSC心肌基因的表達,促進心肌分化。（2）GATA-4組移植治療發現，GATA4 還可以上調生長因子和抗凋亡蛋白Bcl-2的表達；細胞的遷移率也明顯高於對照治療組。（3）心臟超聲檢查發現GATA-4移植治療組心功能明顯改善。（4）組織化學染色顯示，GATA-4組血管密度增加，心梗面積降低；以上結果，與Null 組或MSC組相比較，有顯著性的差異。得出 GATA-4可以增加MSC抗缺氧能力、增加細胞存活和心肌分化，為MSC移植治療心肌梗死等缺血性心肌疾病提供了新的方法。