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CI Insight:缓慢释放两种药物可以保护心脏免受心脏病伤害!

来源:本站原创 2020-06-29 08:02

2020年6月29日讯 /生物谷BIOON /——在两个动物模型中,一种新的治疗方法减少了严重心脏病发作后的心脏损伤。与未接受治疗的实验对象相比,以缓释形式注射两种化学物质显着减小了死亡心脏组织的大小,也就是梗死灶,并改善了左心室的功能。

急性心脏病发作后患者的死亡风险与梗塞的大小直接相关,所以减小梗塞的大小是有价值的。心脏病发作的病人形成疤痕组织来替代死亡和死亡的心肌组织,随着时间的推移,随着受损心脏挣扎着维持泵血能力,通常会出现进行性心力衰竭。阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)对这种新疗法的研究发表在JCI Insight上,由医学博士Jianyi "Jay" Zhang和医学博士Wuqiang Zhu领导。Zhang教授是UAB医学院和工程学院生物医学工程系的教授和系主任。

图片来源:JCI Insight

这两种化学物质是FGF1和CHIR99021(简称CHIR)。FGF1是一种成纤维细胞生长因子,CHIR是Wnt信号通路的激活剂,Wnt信号通路是一组信号转导通路,这个通路起始于通过细胞表面受体将信号传递到细胞内的蛋白质。这两种药物各自都显示出了一些好处,但从未进行过协同试验。

在小鼠和猪的实验性心脏病发作后不久,Zhang和同事们将FGF1和CHIR封装在聚乳酸-乙醇酸纳米颗粒中,并将纳米颗粒注射到梗死边缘区域。猪的心脏在大小和生物学上更接近人类的心脏。他们发现,纳米颗粒在四周内缓慢地释放出这两种化学物质。

在这两种模型中,与未治疗的对照组相比,该疗法改善了心功能,缩小了纤维化瘢痕的大小,有力地刺激了左心室血管的生长,并防止了梗死区附近的心肌细胞发生凋亡(即程序性细胞死亡)。UAB的研究人员还发现,无论是在动物身上还是在培养物中,这种疗法都促进了内皮细胞和平滑肌细胞的细胞周期。

Zhang说:"据我们所知,这些数据第一次证明了在体内联合CHIR和FGF1可以起到保护心脏的作用,这可以通过显着减小梗死面积和改善左心室功能来证明。由于成年哺乳动物心脏的心肌细胞再生很少,抢救注定死亡的心肌细胞仍然是心血管科学中最重要的目标。"

UAB的研究团队开始筛选能够增强由人类多能干细胞诱导的心肌细胞周期的化学物质。他们发现,一定浓度的CHIR99021和FGF1的结合是诱导细胞周期最有效的治疗方法。他们将两种化学物质封装在纳米颗粒中,展示了它们的释放动力学,并表明四种不同类型的细胞以相似的速率吸收了纳米颗粒。

图片来源:JCI Insight

当研究人员在猪和老鼠的心脏病模型中测试将纳米颗粒注射到心脏的结果时,他们对结果感到惊讶:与筛选的药物相比,空白对照组的心肌细胞的细胞周期可以忽略不计。

为了探究动物模型中心脏保护的潜在机制,他们发现CHIR-FGF1纳米颗粒增强了细胞培养皿中内皮和平滑肌血管细胞的细胞周期。研究人员发现,纳米颗粒进行处理后,人脐静脉内皮细胞中参与血管生成、细胞增殖、细胞衰老和死亡的基因的转录发生了变化。他们还发现,在处理过的细胞中,细胞周期调节蛋白水平升高。

Zhang教授说道:"值得注意的是,据报道细胞凋亡在梗死后再灌注早期达到高峰,这可能有助于证明这两种化学物质的功效,因为它们是在急性损伤时被使用的,但是是否可以通过将治疗推迟到更慢的阶段来实现类似的改善还有待确定。" (生物谷Bioon.com)

参考资料:


Chengming Fan et al, Myocardial protection by nanomaterials formulated with CHIR99021 and FGF1, JCI Insight (2020). DOI: 10.1172/jci.insight.132796
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