VEGF基因修饰的巨噬细胞转分化为内皮样细胞及靶向修复心肌梗死的研究

摘要

第一部分、VEGF基因修饰的小鼠巨噬细胞转分化为内皮样细胞实验
　　 背景：内皮祖细胞（endothelial progenitor cells，EPCs)在细胞治疗和组织工程领域有十分广阔的应用前景。但其数量十分有限，急需扩大细胞来源。近些年来研究发现，单核巨噬细胞具有很强的可塑性，一定条件下可以在体内外转分化成内皮祖细胞(EPCs)/内皮样细胞 (endothelial-like cells，ELCs)/内皮细胞（endothelial cells，Ecs）。在促血管生成的各种调节因子中，血管内皮生长因子 (Vascular endothelial growth factor，VEGF)是目前已知的最强有力的血管生成因子，它可以诱导内皮细胞的分化。我们设想，是否可以利用单核巨噬细胞具有转分化为内皮系细胞的潜能，用VEGF基因对单核巨噬细胞进行修饰，从而促进单核巨噬细胞转分化为内皮样细胞。
　　 目的：通过将带有编码人VEGF基因的质粒转染小鼠巨噬细胞，观察内皮细胞的相关标志及功能的改变，探讨过表达VEGF能否促进巨噬细胞转分化为内皮样细胞。
　　 方法：（1）细胞实验：将携带人VEGF的质粒转染小鼠巨噬细胞RAW264.7，使VEGF在此细胞内过表达。通过real-time PCR、细胞免疫荧光、流式细胞术检测内皮相关指标；ECM胶管状结构形成试验观察其生物学功能。（2）动物实验：分离、培养绿色荧光蛋白（green fluorescent protein，GFP）转基因小鼠的腹腔巨噬细胞并转染VEGF质粒；通过结扎左冠状动脉前降支的方式建立野生型小鼠心肌梗死 (myocardial infarction，MI)模型，将经VEGF修饰的GFP小鼠的巨噬细胞输入野生型心梗小鼠体内，7天后荧光显微镜观察其是否参与新生血管的形成。
　　 结果：VEGF基因修饰的巨噬细胞表达内皮标志FLK-1、VE-cadherin、CD31、vWF、eNOS和CD105，明显高于空白对照组和转染空质粒组。转染VEGF 48 h后的巨噬细胞在ECM胶上继续培养24 h后见类血管样结构形成。并且在急性心肌梗死模型中，转染VEGF的小鼠巨噬细胞参与了梗死区周围早期新生血管的形成。
　　 结论：经VEGF基因修饰的小鼠巨噬细胞在体内、外转分化为内皮样细胞(ELCs)。
　　 第二部分、VEGF基因修饰的巨噬细胞靶向到达梗死心肌促进血管新生及改善心功能实验
　　 背景：大量关于血管内皮生长因子（VEGF）基因治疗的研究均已证实了VEGF对缺血性心脏病的有益作用，然而缺乏一个定向输送VEGF的体系会降低其局部疗效并带来病理性血管生成的潜在副作用。单核巨噬细胞是心肌梗死最初两周浸润于缺血坏死区域最主要的细胞，参与心梗的修复。我们设想，能否可以利用单核巨噬细胞自然趋化到梗死灶周围的特性，以其作为VEGF的载体，将VEGF靶向运输到缺血组织周围促进新生血管形成及改善心功能。
　　 目的：将经VEGF基因修饰的小鼠巨噬细胞静脉输入心肌梗死小鼠体内，观察梗死周围区血管新生情况及心功能的改变。
　　 方法：分离、培养小鼠的腹腔巨噬细胞并转染VEGF质粒；通过结扎左冠状动脉前降支的方式建立小鼠心肌梗死模型，实验分心梗对照组、巨噬细胞组、VEGF-巨噬细胞组和假手术组，分别将PBS、未转染巨噬细胞和VEGF修饰的巨噬细胞静脉输入小鼠体内。7天后采用western blot检测梗死周围区VEGF的表达。28天后检测心功能和CD31免疫荧光染色检测梗死周围区血管密度。
　　 结果：在心肌梗死模型建立后的第7天，心梗对照组小鼠VEGF的蛋白表达明显高于假手术组，并且VEGF-巨噬细胞组显著高于心梗对照组和巨噬细胞组；心梗28天后心功能检测显示VEGF-巨噬细胞组较心梗对照组和巨噬细胞组有明显改善；心梗28天后CD31免疫荧光染色检测梗死周围区血管密度显示VEGF-巨噬细胞组较心梗对照组和巨噬细胞组有明显增加。
　　 结论：VEGF基因修饰的巨噬细胞可以靶向到达心肌梗死周围区促进血管新生并改善心功能。

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第一部分 VEGF基因修饰的小鼠巨噬细胞转分化为内皮样细胞

第二部分 VEGF基因修饰的巨噬细胞靶向到达梗死心肌促进血管新生及改善心功能

综 述 单核巨噬细胞与心肌梗死

攻读博士学位期间撰写和发表的论文

致 谢