体外心脏冲击波刺激通过PI3K/AKT信号通路，在大鼠心肌梗死模型中增强了静脉注射的内皮细胞集落形成细胞的治疗效果

《Stem Cell Research & Therapy》：Extracorporeal cardiac shock wave stimulation enhances the therapeutic efficacy of intravenously delivered endothelial colony-forming cells via PI3K/AKT signaling in a rat myocardial infarction model

本研究探讨ECSW预处理ECFCs在急性心肌梗死治疗中的作用及机制。通过体外功能实验证实ECSW增强ECFCs迁移、管腔形成、增殖及VEGF-A分泌，抑制凋亡，其效应被PI3K抑制剂阻断。体内实验显示SW-ECFCs组改善心脏功能，减少梗死面积、纤维化及凋亡，促进血管生成，相关变化与PI3K/AKT通路激活及NO、BCL-2蛋白上调相关，提示该通路在心肌再生中起关键作用。

　　

摘要

背景

体外心脏冲击波（ECSW）疗法能够增强内皮集落形成细胞（ECFCs）的功能，但其是否可以作为预处理策略来改善心肌梗死（MI）的治疗效果仍不明确。本研究在大鼠心肌梗死模型中探讨了静脉注射经ECSW预处理的ECFCs（SW-ECFCs）的有效性和机制。

方法

从ApoE^-/-大鼠的骨髓中分离出ECFCs并对其进行全面表征。通过对对照组ECFCs和SW-ECFCs进行RNA测序，发现PI3K/AKT通路显著富集。因此，我们对这些细胞进行了一系列体外功能实验，包括Transwell迁移实验、Matrigel管形成实验、CCK-8增殖实验、流式细胞术凋亡分析以及VEGF-A酶联免疫吸附测定（ELISA）。使用抑制剂LY294002来研究PI3K/AKT通路的作用。随后，在ApoE^-/-大鼠中通过左前降支冠状动脉结扎建立急性心肌梗死模型。大鼠被随机分为四组：MI+PBS、MI+ECFCs、MI+SW-ECFCs和MI+LY294002预处理的SW-ECFCs（LY-SW-ECFCs），并以假手术大鼠作为对照组。综合评估包括超声心动图检查、血清损伤生物标志物检测、TTC染色、组织病理学（H&E和Masson）染色、心肌细胞凋亡和p-eNOS的免疫组化检测、ECFC归巢及血管标志物（CD31、α-SMA、VEGF-A）的免疫荧光检测、组织/血浆中的一氧化氮测量以及PI3K/AKT信号蛋白的Western blot分析。

结果

转录组分析显示SW-ECFCs中PI3K/AKT通路显著富集。功能上，ECSW增强了ECFCs的迁移能力、管形成能力、增殖能力和VEGF-A分泌能力，并减少了凋亡；这些效应在PI3K抑制剂的作用下大部分被消除。在体内实验中，所有心肌梗死组的血清CK、CK-MB和LDH水平均显著高于假手术组（P < 0.01），表明初始损伤程度相当。然而，各治疗组之间没有显著差异（P > 0.05）。SW-ECFCs移植显著改善了心脏功能，减少了梗死面积、纤维化程度和凋亡，并促进了血管生成（P < 0.05）。这些益处与p-AKT、p-eNOS和BCL-2蛋白水平的升高以及一氧化氮含量的增加有关，同时抑制了切割型caspase-3的表达（P < 0.05）。关键的是，所有这些治疗益处在PI3K抑制剂的作用下大部分被消除。

结论

总之，本研究表明，用ECSW预处理ECFCs可显著提高其对心肌梗死的治疗效果，改善心脏功能和结构修复。这些益处主要通过激活PI3K/AKT信号通路实现，该通路增强了细胞的归巢能力、旁分泌活性和存活率，从而为心脏再生提供了一种新颖且有前景的策略。