研究背景:心脏瓣膜病是常见心脏疾病。瓣膜置换术是治疗严重心脏瓣膜病的主要手段,但由于机械瓣膜置换术后需终身服用抗凝药物、定期监测凝血功能等,不仅给患者的生活带来不便,同时也有发生出血、栓塞等合并症的风险。如何采取有效措施避免这些缺点是人们关注的焦点。机体纤溶系统是阻止血栓形成的重要系统,纤溶系统的活性在组织相容性纤溶酶原激活物(tPA)的正性调节下发挥作用。目前tPA的cDNA(互补DNA)克隆、体外转导内皮细胞并获得高表达的tPA蛋白都已经取得成功。壳聚糖纳米载体在介导基因转移方面具有无免疫原性、无细胞毒性、基因转移效率高、基因保护好等优势。利用基因工程技术构建高表达tPA重组基因质粒,利用纳米医学技术,用壳聚糖做为纳米材料,制成壳聚糖纳米tPA基因质粒(CS-pDNA)药物,在三尖瓣置换术中注射入家犬右心室前壁心肌。观测术后家犬的血栓的形成情况,探讨纳米tPA基因药物是否可以作为一种可行的抗栓药物。目前国内外尚缺乏相关研究。研究目的:1探讨CS-pDNA是否可以在心肌细胞内成功转染和表达。2探讨CS-pDNA是否可以有效预防犬机械瓣膜置换术后血栓形成。3为CS-pDNA临床应用提供实验基础。研究方法:1制备重组tPA基因质粒(pDNA)并检测其在CHO(中国仓鼠卵巢细胞)的转染、表达情况。2制备CS-pDNA并观察其粒子形态、检测其粒度分布、多分散系数、Zeta电位、包封率、载药量、基因保护效果。3建立家犬右心辅助并行体外循环下的三尖瓣机械瓣膜置换模型。将16只普通家犬随机分为对照组(右心辅助并行体外循环下三尖瓣置换术,术中使用生理盐水右心室前壁心内膜下心肌局部注射治疗,术后不使用抗凝药物治疗,n=8)和实验组(右心并行辅助体外循环下三尖瓣置换术,术中使用纳米壳聚糖tPA基因质粒右心室前壁心内膜下心肌局部注射治疗,术后不使用抗凝药,n=8),术后均在注射部位对应的胸壁给予超声治疗。并于术前和术后1周、2周、4周、8周分别检测三尖瓣机械瓣置换术后各犬的静脉血中tPA含量、INR(国际标准化比值)、D-二聚体含量,并在注射部位对应的胸壁给予超声治疗。观察犬生存状况、死亡情况、瓣膜和心腔内血栓形成情况、肝脏组织病理表现、心肌免疫组化表现,从而探讨壳聚糖纳米基因药物的抗栓治疗效果。研究结果:1.重组t-PA质粒成功制备、转染、表达。2.壳聚糖纳米tPA基因质粒成功构建。类球形,粒径大小均匀为(184.8±35.8)nm,多分散系数0.25±0.06,Zeta电位(19.5±0.64)mV,包封率(89.3±1.8)%,载药量(32.5±1.9)%。壳聚糖纳米颗粒对tPA基因产生保护性效果。3.成功建立家犬右心辅助并行体外循环下的三尖瓣机械瓣膜置换模型。并证实壳聚糖纳米tPA基因质粒能有效预防犬三尖瓣机械瓣置换术后血栓形成。犬血中tPA含量术前对照组与实验组比较统计学分析无差异(p>0.05),术后各时间点对照组明显低于实验组(p<0.05)。犬血中D-二聚体含量术前对照组与实验组比较统计学分析无差异(p>0.05),术后各时间点对照组明显低于实验组(p<0.05)。犬血INR值术前实验组与对照组比较统计学分析无显著性差异(p>0.05)。术后不同时间点实验组与对照组比较统计学分析无显著性差异(p>0.05)。术后第8周对照组犬死亡率75%,犬死于心衰;实验组犬死亡率12.5%,犬死于感染。对照组瓣膜表面及心腔内有血栓形成,实验组瓣膜表面和心腔内都未见血栓形成;对照组肝脏淤血、脂肪变性,实验组未见此异常病变。实验组心肌免疫组化染色镜下观察见心肌细胞及间质有黄褐色的tPA蛋白表达阳性信号,越靠近注射部位信号越强,反之越弱。对照组则为阴性。研究结论:1.壳聚糖纳米tPA基因质粒可以在心肌细胞成功转染、表达。2.壳聚糖纳米tPA基因质粒能减少或预防犬机械瓣膜置换术后血栓形成。3.壳聚糖纳米tPA基因质粒不影响凝血功能。3.壳聚糖纳米tPA基因质粒有潜在的临床应用价值。