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虚血性心臓損傷は心不全の主な貢献者であり、内因性幹細胞の再生能力は、損傷後の組織修復に重要な役割を果たします。しかし、高齢者の幹細胞は再生能力を低下させ、老化した組織は更新能力を欠いています。アクチビン変換成長因子βスーパーファミリーからの成長分化因子11（GDF11）は、幹細胞の活性と若返りを促進することが示されています。超音波標的のマイクロバブル破壊（UTMD）とカチオン性マイクロバブル（CMB）を使用して、GDF11遺伝子の心臓への非侵襲的標的送達を実施し、GDF11が老化した心臓を若返らせ、傷害後の組織再生を改善する能力を調査しました。若い（3か月）および古い（21か月）マウスを使用して、ベースラインおよび虚血/再灌流（I/R）および心筋梗塞後の心筋におけるGDF11 mRNAの発現を評価しました。GDF11の発現は、年齢とともに心筋損傷後に減少しました。I/R損傷後の老化した心臓へのGDF11プラスミドのUTMDを介した送達は、心臓でのGDF11発現を効果的かつ選択的に増加させ、心機能を改善し、梗塞サイズを減らしました。GDF11の過剰発現は、老化マーカー、p16およびp53、および古いマウスの心臓のp16+細胞の数を減少させました。さらに、GDF11過剰発現後に古い虚血性心臓の内皮前駆細胞のホーミングと血管新生が発生した、心臓幹細胞抗原1（SCA-1+）細胞の増殖の増加と内皮前駆細胞のホーミングの増加が発生しました。UTMDを介したGDF11遺伝子の繰り返し標的送達は、老化したマウスの心臓を若返らせ、I/R損傷から保護することができます。
虚血性心臓損傷は心不全の主な貢献者であり、内因性幹細胞の再生能力は、損傷後の組織修復に重要な役割を果たします。しかし、高齢者の幹細胞は再生能力を低下させ、老化した組織は更新能力を欠いています。アクチビン変換成長因子βスーパーファミリーからの成長分化因子11（GDF11）は、幹細胞の活性と若返りを促進することが示されています。超音波標的のマイクロバブル破壊（UTMD）とカチオン性マイクロバブル（CMB）を使用して、GDF11遺伝子の心臓への非侵襲的標的送達を実施し、GDF11が老化した心臓を若返らせ、傷害後の組織再生を改善する能力を調査しました。若い（3か月）および古い（21か月）マウスを使用して、ベースラインおよび虚血/再灌流（I/R）および心筋梗塞後の心筋におけるGDF11 mRNAの発現を評価しました。GDF11の発現は、年齢とともに心筋損傷後に減少しました。I/R損傷後の老化した心臓へのGDF11プラスミドのUTMDを介した送達は、心臓でのGDF11発現を効果的かつ選択的に増加させ、心機能を改善し、梗塞サイズを減らしました。GDF11の過剰発現は、老化マーカー、p16およびp53、および古いマウスの心臓のp16+細胞の数を減少させました。さらに、GDF11過剰発現後に古い虚血性心臓の内皮前駆細胞のホーミングと血管新生が発生した、心臓幹細胞抗原1（SCA-1+）細胞の増殖の増加と内皮前駆細胞のホーミングの増加が発生しました。UTMDを介したGDF11遺伝子の繰り返し標的送達は、老化したマウスの心臓を若返らせ、I/R損傷から保護することができます。
Ischemic cardiac injury is the main contributor to heart failure, and the regenerative capacity of intrinsic stem cells plays an important role in tissue repair after injury. However, stem cells in aged individuals have reduced regenerative potential and aged tissues lack the capacity to renew. Growth differentiation factor 11 (GDF11), from the activin-transforming growth factor β superfamily, has been shown to promote stem cell activity and rejuvenation. We carried out non-invasive targeted delivery of the GDF11 gene to the heart using ultrasound-targeted microbubble destruction (UTMD) and cationic microbubble (CMB) to investigate the ability of GDF11 to rejuvenate the aged heart and improve tissue regeneration after injury. Young (3 months) and old (21 months) mice were used to evaluate the expression of GDF11 mRNA in the myocardium at baseline and after ischemia/reperfusion (I/R) and myocardial infarction. GDF11 expression decreased with age and following myocardial injury. UTMD-mediated delivery of the GDF11 plasmid to the aged heart after I/R injury effectively and selectively increased GDF11 expression in the heart, and improved cardiac function and reduced infarct size. Over-expression of GDF11 decreased senescence markers, p16 and p53, as well as the number of p16+ cells in old mouse hearts. Furthermore, increased proliferation of cardiac stem cell antigen 1 (Sca-1+) cells and increased homing of endothelial progenitor cells and angiogenesis in old ischemic hearts occurred after GDF11 over-expression. Repetitive targeted delivery of the GDF11 gene via UTMD can rejuvenate the aged mouse heart and protect it from I/R injury.
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