成纤维生长因子对心肌缺血损伤保护作用机制及其新型缓释材料的制备

发布时间：2018-12-10 12:19

【摘要】：尽管现在医学发展非常飞速,但即使用最好的治疗方法,缺血性心脏病依然是当今导致死亡的最主要疾病之一。因为缺乏有效治疗方法,心肌缺血再灌注是现今的一大医学难题。现今最合适的治疗心梗的方法是快速的实现再灌注,早期快速对心肌进行灌注可以有效的减少心肌损伤并抑制心肌细胞的凋亡,恢复心脏收缩功能,这种通过快速再灌注的方式也是当下临床上最常用的方法。但是再灌注会导致潜在的二次损伤,比如产生过量的活性氧,导致线粒体应激、自噬反应以及过量的钙超载等。当活性氧和一氧化氮失衡以后,就会引发细胞凋亡并出现心脏收缩功能的障碍。氧化应激产生是由于一些过量的活性氧毒性,比如氢化氧化物,并且会导致对细胞生长、增殖、凋亡相关的蛋白、DNA、脂类变性。在我们前期的文章中,我们已经证明了b FGF治疗可以有效的减少心肌缺血再灌注损伤,但是b FGF对于心肌缺血再灌注损伤的抗凋亡机制仍然不清楚。所以,在本研究中我们将对b FGF的促进心肌损伤修复的作用机制进行深入的研究。经过前两章节的研究后我们发现,FGF只能在短期的时候有好的效果,长期以后效果就不好了。为了能使FGF有更好的长期效果,我们开发了一种新型的团聚物载药材料,由聚合阳离子、肝素以及肝素亲和的待缓释生长因子组成。在之前的体外实验我们发现了这一新型载药系统的多个优势,包括对肝素结合蛋白的高亲和力,可以非常稳定持续的维持所要封装蛋白的生物活性。另外我们通过皮下注射团聚物FGF研究发现,该新型材料可以诱导大量的成熟血管生成,并表现出比单纯FGF高很多的生物活性。这些前期基础为本研究利用团聚物FGF1治疗小鼠心肌缺血损伤奠定了基础。我们开展本研究前的假说是,具有高活性的FGF1团聚物可以有效的减少心肌缺血损伤,并改善心肌缺血导致的心脏功能障碍。本文我们将围绕心肌缺血疾病,前两章节中主要研究碱性成纤维生长因子对心肌缺血再灌注保护作用机制。侧重研究b FGF对氧化损伤导致细胞凋亡的保护作用机制以及对自噬还有泛素化堆积的调节作用。除以上机制的研究以外,我们还设计合成了一种新型的团聚物材料来缓释生长因子蛋白药物,主要是以下三个点:(1)我们证实了b FGF治疗可以抑制小鼠心肌缺血再灌注损伤引起的内质网和线粒体应激。另外在我们的体外细胞实验中,我们利用过氧化叔丁醇诱导心肌母细胞株诱导氧化损伤模拟体内实验,发现b FGF同样可以通过抑制内质网和线粒体应激来实现抗凋亡作用。体内外实验都证实了b FGF需要激活两条重要的下游信号通路PI3K/Akt和ERK1/2。当我们分别加入Akt和ERK1/2信号通路的抑制剂LY294002和PD98059以后,发现这两个抑制剂都可以部分消除b FGF的心肌细胞保护作用。综上所述,我们的结果表明了b FGF的心肌保护作用与氧化应激引起的内质网和线粒体应激相关,而这一保护作用需要通过激活PI3K/Akt和ERK1/2信号通路来实现。(2)b FGF治疗可以促进心肌缺血再灌注后心脏功能的修复并增加心肌细胞的存活率,这一保护作用与抑制自噬标志蛋白LC3有关,b FGF还可以通过调节p62的表达来清除泛素化堆积,来增加心肌母细胞株的存活,当我们沉默细胞中p62基因后,b FGF对泛素化堆积蛋白的清除作用被抑制了,b FGF的抗凋亡作用也被部分消除了。而沉默ATG7可以增加雷帕霉素和b FGF共同作用后的H9C2细胞的存活率。另外我们在体内外都检测到了b FGF对上述信号的调控需要激活PI3K/Akt/m TOR信号通路。以上的结果说明了b FGF的心肌保护作用通过激活PI3K/Akt/m TOR,抑制过量的自噬并增加泛素化堆积蛋白的清除作用实现,总之,我们的研究为b FGF的临床心肌疾病治疗开发提供了部分理论基础支持。(3)大量的证据表明了FGF在心肌疾病中的保护作用,但是其临床应用却因为本身过短的半衰期受到了阻碍。为了有效的递送生长因子,我们设计了一种可注射的新型团聚物,可以保护生长因子避免过快降解还可以提高生物活性。在本研究中,我们通过制造小鼠急性心肌梗塞模型,然后给予FGF1团聚物治疗后观察其心肌保护作用。组织学结果显示FGF1团聚物治疗可以减少心肌缺血后的炎症反应和心肌纤维化,显著的增加内皮细胞以及壁细胞的增殖,进而促进微血管以及动脉的稳定成熟。除此以外,FGF1团聚物还可以促进心肌干细胞的增殖,同等情况下单纯的FGF1只比生理盐水组好一点,但是并没有显著差异。另外超声结果显示,FGF1团聚物治疗在2周和6周都可以可以抑制心肌扩张,保护心脏的收缩性。综上所述,我们的结果显示FGF1团聚物可以在长期减少心肌损伤,该新型材料是一种可以潜在开发的治疗心肌疾病的缓释体系。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R542.2

【参考文献】