Przewlekła niewydolność serca pozostaje główną przyczyną śmiertelności. Chociaż czynnik stymulujący kolonie granulocytów granulocytów (G-CSF) ma korzystny wpływ na przebudowę i dysfunkcję serca po na przebudowę i dysfunkcję serca po zawale, gdy jest podawany przed lub w ostrej fazie zawału mięśnia sercowego (MI), jego wpływ na ustaloną niewydolność serca jest nieznany. ustalona niewydolność serca jest nieznana. Pokazujemy tutaj, że podskórne podawanie G-CSF znacznie poprawia funkcję niewydolnych serc myszy z powodu dużego, wyleczonego MI. G-CSF zmienił geometrię blizny po zawale z z wydłużonej i cienkiej na krótką i grubą, indukował przerost wśród kardiomiocytów, które przeżyły kardiomiocytów i zmniejszył zwłóknienie mięśnia sercowego. Ekspresję receptora G-CSF została potwierdzona w niewydolnych sercach i była zwiększona przez leczenie G-CSF. LECZENIE G-CSF prowadziło również do aktywacji transduktora sygnału i aktywatora transkrypcji-3 oraz indukcji GATA-4 i różnych białek sarkomerycznych, takich jak łańcuch ciężki miozyny, troponina I i desmina. Ekspresja metaloproteinazy-2 i -9 była również zwiększona w sercach leczonych G-CSF, podczas gdy ekspresja czynnika martwicy nowotworów czynnika martwicy nowotworów alfa, receptora angiotensyny II typu 1 (AT1) i transformującego czynnika wzrostu i transformującego czynnika wzrostu beta1. Chociaż w sercach leczonych G-CSF zaobserwowano aktywację Akt serca, gęstość naczyń pozostała niezmieniona, a apoptoza była zbyt rzadka, aby wywierać znaczący wpływ. znaczący efekt. Nie wykryto kardiomiocytów pochodzących ze szpiku kostnego ani komórek naczyniowych w niewydolnych sercach myszy chimerycznych z zielonym białkiem fluorescencyjnym. Wreszcie, korzystny wpływ G-CSF na czynność serca utrzymywał się długo po zaprzestaniu leczenia. długo po przerwaniu leczenia (2 tygodnie). Łącznie, wyniki te sugerują, że podawanie G-CSF może być skutecznym podejściem do leczenia przewlekłej niewydolności serca niewydolności serca po dużym zawale serca. --- TŁO: Ostatnie dane sugerują, że GATA-4 jest czynnikiem antyapoptotycznym wymaganym dla odpowiedzi adaptacyjnych i kluczowym regulatorem przerostu i genów związanych z przerostem w sercu. Jako główna przyczyna przewlekłej niewydolności serca niewydolności serca, odwrócenie pozawałowej przebudowy lewej komory stanowi ważny cel interwencji terapeutycznych. ważny cel dla interwencji terapeutycznych. Tutaj badaliśmy rolę GATA-4 jako mediatora przebudowy pozawałowej u szczurów. METODY I WYNIKI: Zawał mięśnia sercowego, spowodowany podwiązaniem lewej tętnicy wieńcowej przedniej zstępująca tętnica wieńcowa, znacznie zmniejszyła aktywność wiązania DNA GATA-4 w dniu 1, podczas gdy po 2 tygodniach wiązanie DNA GATA-4 było znacząco w górę. Aby określić funkcjonalną rolę GATA-4, w okresie okołozawałowym wewnątrzsercową dostawę wektora adenowirusowego wyrażającego GATA-4 przeprowadzono przed podwiązaniem lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej. Serca leczone transferem genu GATA-4 wykazywały znacznie zwiększoną frakcję wyrzutową i frakcję skracanie. W związku z tym rozmiar zawału został znacznie zmniejszony. Aby określić mechanizmów kardioprotekcyjnych GATA-4, angiogenezy mięśnia sercowego, szybkości apoptozy, sercowe komórki macierzyste c-kit+ oraz geny regulowane przez GATA-4. badano. Liczba naczyń włosowatych i komórek macierzystych była znacząco i zaobserwowano zmniejszoną apoptozę. WNIOSEK: Wyniki te wskazują, że odwrócenie zmniejszonej aktywności GATA-4 zapobiega niekorzystnej przebudowie po zawale poprzez angiogenezę mięśnia sercowego, antyapoptozę i rekrutację komórek macierzystych. Transfer genów oparty na GATA-4 może może stanowić nowe, skuteczne podejście terapeutyczne do niewydolności serca. --- TŁO: Serce jest narządem silnie unaczynionym, a długotrwałe przerwanie przepływu krwi w mięśniu sercowym mięśnia sercowego inicjuje zdarzenia, które kończą się śmiercią miocytów serca. Proponowane eksperymentalne strategie naprawcze obejmują pobieranie silnych komórek a następnie bezpośrednie wstrzyknięcie do niedokrwionego mięśnia sercowego w celu osiągnięcia miogenezy i angiogenezy. angiogenezy. METODY: W związku z tym postanowiliśmy wyizolować i rozszerzyć oczyszczoną populację prekursorów kardiomiocytów dorosłych szczurów i zidentyfikować ich cechy in vitro. charakterystykę in vitro. Stosując model ostrego zawału mięśnia sercowego i bezpośrednią implantację komórek bezpośrednią implantację komórek, dalej testowaliśmy hipotezę, że komórki te są idealnym źródłem komórek do regeneracji mięśnia sercowego i mogą poprawić naprawę serca po wszczepieniu do niedokrwionego serca szczura. WYNIKI: Opisujemy tutaj identyfikację subpopulacji prymitywnych komórek macierzystych z serca szczura. z serca szczura, przetwarzając marker komórek macierzystych, c-kit i miogenne czynniki transkrypcyjne czynniki transkrypcyjne, GATA-4 i MEF 2C oraz białka specyficzne dla serca, troponinę-I, alfa-sarkomeryczną aktyninę i connexin-43. Wykazały one wysoki potencjał proliferacyjny in potencjał proliferacyjny in vitro. Odkrycia te silnie sugerują, że komórki te są przypuszczalnymi prekursorami kardiomiocytów. Po transplantacji były one w stanie być zatrzymane i proliferować (13,63 +/- 5,97% po 2 tygodniach) w niedokrwionym sercu. niedokrwionego serca. Potomstwo wszczepionych komórek migrowało wzdłuż blizny po zawale, odtworzyło zregenerowane kardiomiocyty z włączeniem do mięśnia sercowego gospodarza mięśnia sercowego gospodarza i hamowały przebudowę serca, zmniejszając tworzenie się blizny. WNIOSEK: Nasze odkrycia sugerują, że przypuszczalne prekursory kardiomiocytów izolowane z dorosłego serca mogą być potencjalnie autologicznym źródłem komórek dla terapii komórkowej regeneracji mięśnia sercowego. --- Wstęp: Umieszczenie elastycznego biodegradowalnego plastra na podostrym zawale mięśnia sercowego (MI) zawał mięśnia sercowego (MI) zapewnia tymczasowe elastyczne wsparcie, które może działać w celu skutecznie zmieniać niekorzystne procesy przebudowy lewej komory (LV). METODY: Dwa tygodnie po trwałym podwiązaniu lewej tętnicy wieńcowej u szczurów Lewis zawał ściany przedniej pokryto poliestrowym mocznikiem uretanowym (MI + PEUU; n = 15) lub ekspandowanym politetrafluoroetylenem (MI + ePTFE; n = 15) lub bez implantacji (MI + sham; n = 15). implantacji (MI + pozorowana; n = 12). Osiem tygodni po zabiegu oceniono czynność serca i histologię. WYNIKI: Ściana komory w grupach MI + ePTFE i MI + sham składała się z tkanki włóknistej. składała się z tkanki włóknistej, podczas gdy implantacja PEUU indukowała wiązki mięśni α-gładkich aktyna-dodatnie wiązki mięśniowe współeksprymujące sarkomeryczną α-aktyninę i specyficzną dla serca troponinę-T. Ten wzór kolokalizacji stwierdzono również w rozwijającym się embrionalnym mięśniu sercowym. Sercowe czynniki transkrypcyjne Nkx-2.5 i GATA-4 ulegały silnej ekspresji w wiązkach mięśniowych. W grupie MI + sham, końcowo-rozkurczowy obszar jamy LV (EDA) wzrósł, a procent frakcyjnej zmiany obszaru (%FAC) zmniejszył się. (%FAC) zmniejszył się. W przypadku zwierząt z łatą ePTFE zarówno EDA, jak i %FAC zmniejszyły się. W przeciwieństwie do tego, w przypadku MI + łatania PEUU, %FAC wzrósł, a EDA został utrzymana. W echokardiografii obciążeniowej dobutaminą, LV z łatą MI + PEUU posiadały rezerwę kurczliwości istotnie większą niż grupa MI + pozorowana. WNIOSKI: Implantacja łaty MI + PEUU do mięśnia sercowego z podostrym zawałem mięśnia sercowego z cechami wczesnych rozwojowych kardiomiocytów, jak również kardiomiocytów, a także zapewnia rezerwę funkcjonalną. --- TŁO: Ostatnie badania wykazały, że komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego różnicują się do fenotypu kardiomiocytów in vivo i in vitro. My próbowaliśmy zregenerować zawał mięśnia sercowego poprzez wszczepienie ex vivo transformującego czynnika wzrostu czynnik wzrostu (TGF)-beta-preprogramowane CD117 (c-kit)-dodatnie (CD117+) komórki macierzyste wewnątrz mięśnia sercowego. komórki macierzyste wewnątrz mięśnia sercowego. METODY I WYNIKI: Komórki CD117+ zostały wyizolowane z jednojądrzastych komórek szpiku kostnego szpiku kostnego myszy transgenicznych GFP lub normalnych myszy C57/BL6. Różnicowanie miogenne komórek CD117+ osiągnięto poprzez hodowlę z TGF-beta. Wykorzystując model ostrego modelu zawału mięśnia sercowego, próbowaliśmy również zregenerować zawał mięśnia sercowego poprzez wszczepiając nieleczone (nowo wyizolowane) lub wstępnie zaprogramowane (24 godziny hodowli z 5 ng/mL TGF-beta1) komórek CD117+ wewnątrz mięśnia sercowego. TGF-beta zwiększył komórkową ekspresję miozyny, troponin, connexin-43, GATA-4 i NKx-2.5, co sugeruje, że indukował miogenne różnicowanie komórek CD117+. W porównaniu z efektami wstrzyknięcia tylko PBS, gęstość mikronaczyń w zawale mięśnia sercowego zawału mięśnia sercowego została znacznie zwiększona 3 miesiące po implantacji zaprogramowanych przez TGF-beta lub nieleczonych komórek CD117+. Co więcej, wiele z zaprogramowanych przez TGF-beta komórek CD117+ zabarwiło się pozytywnie na miozynę, podczas gdy niewiele z nieleczonych komórek CD117+. Analiza histologiczna ujawniła nowo zregenerowany mięsień sercowy w przedniej ścianie lewej komory po implantacji komórek zaprogramowanych przez TGF-beta, ale nie komórek nieleczonych. Ponadto, procentowe skrócenie frakcji lewej komory było znacząco wyższe po wszczepieniu komórek zaprogramowanych przez TGF-beta niż po implantacji nieleczonych komórek CD117+. WNIOSKI: TGF-beta prowadził miogenne różnicowanie komórek macierzystych CD117+ poprzez zwiększenie ekspresji GATA-4 i NKx-2.5. Dlatego też wewnątrzsercowa implantacja zaprogramowanych przez TGF-beta komórek CD117+ skutecznie wspomagała regenerację mięśnia sercowego i indukowała terapeutyczną angiogenezę, przyczyniając się do funkcjonalnej regeneracji serca. --- Przeszczepione mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) uwalniają rozpuszczalne czynniki, które przyczyniają się do naprawy serca i regeneracji naczyń krwionośnych. Postawiliśmy hipotezę, że nadekspresja GATA-4 zwiększa sekrecję MSC, zwiększając w ten sposób przeżywalność komórek przeżywalność komórek i promowanie angiogenezy sercowej po zawale. MSC pobrane ze szpiku kostnego męskiego szpiku kostnego szczura transdukowano GATA-4 (MSC(GATA-4)) przy użyciu systemu ekspresji retrowirusowej mysiego wirusa komórek macierzystych system ekspresji retrowirusowej wirusa komórek macierzystych; komórki kontrolne były albo nietransdukowane (MSC(bas)) lub transdukowane pustym wektorem (MSC(Null)). W porównaniu z tymi komórkami kontrolnymi, MSC(GATA-4) wykazano za pomocą immunofluorescencji, PCR w czasie rzeczywistym i Western blotting, że mają wyższą ekspresję GATA-4. A zwiększoną ekspresję czynników angiogennych w MSC(GATA-4) i wyższą odporność MSC zaobserwowano wyższą odporność MSC na niedotlenienie. Komórki śródbłonka ludzkiej żyły pępowinowej (HUVEC) traktowane pożywką kondycjonowaną MSC(GATA-4) wykazywały zwiększoną tworzenie struktur kapilarnych i promowały migrację, w porównaniu z HUVEC traktowane pożywką kondycjonowaną MSC(Null). MSC(GATA-4) zostały wstrzyknięte do obszar okołozawałowy w modelu ostrego zawału mięśnia sercowego u szczurów Szczury Sprague-Dawley opracowane przez podwiązanie lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej. tętnicy wieńcowej. Przeżywalność MSC(GATA-4), określona przez ekspresję Sry, była zwiększona po 4 dniach od przeszczepu. Zwierzęta leczone MSC(GATA-4) wykazywały znacznie lepszą czynność serca ocenianą za pomocą echokardiografii. Ponadto, fluorescencyjne mikrosfery i badania histologiczne ujawniły zwiększony przepływ krwi i gęstość naczyń krwionośnych oraz zmniejszony rozmiar zawału w MSC(GATA-4). Wnioskujemy, że nadekspresja GATA-4 w MSCs zwiększyła zarówno przeżywalność MSC, jak i potencjał angiogenny w niedokrwionym mięśniu sercowym i może zatem stanowić nowe i skuteczne podejście terapeutyczne do po zawale. --- Wzór ekspresji receptorów angiotensyny AT2 z przewagą podczas życia płodowego i regulacją w górę w warunkach patologicznych podczas tkanki sugeruje, że receptory AT2 mogą wywierać ważne działanie w mechanizmach adaptacyjnych uszkodzenia/naprawy. Mniej wiadomo na temat receptorów AT2 w ostrym uszkodzeniu serca wywołanym niedokrwieniem. Naszym celem było wyjaśnienie roli receptorów AT2 po ostrym zawale mięśnia sercowego. Podwójne barwienie immunofluorescencyjne wykazało, że sercowe receptory AT2 były wykrywane głównie w skupiskach małych komórek c-kit+ gromadzących się w strefie okołozawałowej, a liczba komórek c-kit+AT2+ wzrosła w odpowiedzi na ostry uraz serca. w odpowiedzi na ostry uraz serca. Ponadto wyizolowaliśmy populację komórek c-kit+AT2+ serca przez zmodyfikowane magnetyczne aktywowane sortowanie komórek i fluorescencję aktywowane fluorescencją. Te sercowe komórki c-kit+AT2+ stanowiły stanowiły około 0,19% wszystkich komórek serca w zawale, charakteryzowały się charakteryzowały się podwyższonym poziomem czynników transkrypcyjnych związanych z kardiogennym kardiogennym (Gata-4, Notch-2, Nkx-2.5) i genami wymaganymi do samoodnowy (Tbx-3, c-Mx-2.5). (Tbx-3, c-Myc, Akt). Kiedy dorosłe kardiomiocyty i komórki c-kit+AT2+ serca wyizolowane z serc szczurów z zawałem, stymulacja receptora AT2 in in vitro hamowała apoptozę tych kardiomiocytów. Co więcej, in vivo Stymulacja receptora AT2 prowadziła do zwiększenia populacji komórek c-kit+AT2+ w mięśniu sercowym mięśnia sercowego i zmniejszała apoptozę kardiomiocytów u szczurów z ostrym zawałem mięśnia sercowego. mięśnia sercowego. Dane te sugerują, że populacja sercowych komórek c-kit+AT2+ istnieje i zwiększa się po ostrym uszkodzeniu niedokrwiennym. Aktywacja receptora AT2 wspiera wydajność kardiomiocytów, przyczyniając się w ten sposób do kardioprotekcji poprzez populację komórek c-kit+AT2+. --- Transplantacja ludzkich komórek podobnych do kardiomioblastów (hCLC) z ludzkich komórek progenitorowych pochodzących z tkanki tłuszczowej wieloliniowych komórek progenitorowych pochodzących z tkanki tłuszczowej poprawiła funkcję lewej komory i przeżywalność szczurów z zawałem mięśnia sercowego. Tutaj zbadaliśmy wpływ wewnątrzwieńcowej transplantacji ludzkich CLC w świńskim modelu przewlekłej niewydolności serca. przewlekłej niewydolności serca. Dwadzieścia cztery świnie poddano balonowemu zamknięciu pierwszej gałęzi po którym nastąpiła reperfuzja, z drugim balonowym zamknięciem lewej wstępującej tętnicy wieńcowej 1 tydzień później, a następnie reperfuzję. Cztery tygodnie po drugiej okluzji/reperfuzji, 17 z 18 ocalałych zwierząt z ciężkim przewlekłym MI (frakcja wyrzutowa <35% w badaniu echokardiograficznym) było poddano immunosupresji, a następnie losowo przydzielono do grupy otrzymującej tętnicy wieńcowej hCLCs hADMPCs lub placebo roztwór Ringera z heparyną. heparyną. Po transplantacji do tętnicy wieńcowej następowała dystrybucja hCLCs barwionych DiI do bliznowatego środowiska mięśnia sercowego. Echokardiografia w po przeszczepie w dniach 4 i 8 tygodnia wykazała uratowanie i utrzymanie funkcji serca w grupie z przeszczepionymi hCLC, ale nie u zwierząt kontrolnych, wskazując na regenerację funkcjonalną mięśnia sercowego przez hCLCs wewnątrzwieńcowe transplantacji. W 8 tygodniu po transplantacji, 7 z 8 zwierząt, którym przeszczepiono hCLCs było nadal żywych w porównaniu do tylko 1 z 5 zwierząt kontrolnych (p=0,0147). Badania histologiczne w 12. tygodniu po przeszczepie wykazały wszczepienie hCLC zabarwionych wstępnie DiI do bliznowatego mięśnia sercowego i ich ekspresję ludzkiej specyficznej alfa-aktyny sercowej. Ludzkie komórki alfa-dodatnie pod względem aktyny sercowej wyrażały również sercowe czynniki jądrowe; nkx2.5 i GATA-4. Nasze wyniki sugerują że przeszczepienie hCLCs do tętnicy wieńcowej jest potencjalnie skuteczną strategią terapeutyczną dla przyszłej regeneracji tkanki serca.
Jaka jest rola GATA-4 w regeneracji serca po zawale mięśnia sercowego?
GATA-4 bierze udział w kardiogennym różnicowaniu sercowych komórek c-kit+AT2+, które stanowią około 0,19% wszystkich komórek serca w zawale. Nadekspresja GATA-4 w mezenchymalnych komórkach macierzystych zwiększa zarówno przeżywalność, jak i potencjał angiogenny w niedokrwionym mięśniu sercowym, a zatem może stanowić nowe i skuteczne podejście terapeutyczne do regeneracji pozawałowej. Ponadto interwencje, takie jak hipergrawitacja i leczenie 5-Aza, indukują ekspresję wczesnych markerów mięśniowych i sercowych, takich jak GATA-4 w BMSC. Subpopulacja prymitywnych komórek z serca szczura, wykazujących ekspresję c-kit i miogennych czynników transkrypcyjnych, GATA-4 i MEF 2C, wykazuje wysoki potencjał proliferacyjny in vitro. Wykazano, że potomstwo tych wszczepionych komórek migruje wzdłuż blizny po zawale, odtwarza zregenerowane kardiomiocyty z włączeniem do mięśnia sercowego gospodarza i hamuje przebudowę serca ze zmniejszonym tworzeniem się blizny. W innym badaniu wykazano, że TGF-beta prowadzi do miogennego różnicowania komórek macierzystych poprzez zwiększanie ekspresji GATA-4 i NKx-2.5, a śródmięśniowa implantacja zaprogramowanych przez TGF-beta komórek macierzystych skutecznie wspomagała regenerację mięśnia sercowego. Co więcej, leczenie G-CSF w mysich sercach po zawale wydaje się być skutecznym podejściem do leczenia niewydolności serca, a także prowadzi do indukcji GATA-4, co skutkuje ekspresją różnych białek sarkomerycznych.