干细胞移植对扩张型心肌病模型兔心肌胶原及血管影响

2017-01-12 16:55徐洁曹桂秋
现代仪器与医疗 2016年6期
关键词:骨髓间充质干细胞扩张型心肌病移植

徐洁 曹桂秋

[摘 要] 目的:分析骨髓间充质干细胞(Marrow mesenchymal stem cells,MSCs)移植对扩张型心肌病(Dilated cardiomyopathy,DCM)模型兔心肌胶原及血管影响,探讨该方案治疗DCM的可行性。方法:选取60只新西兰大白兔,按照随机数字表法分为正常对照组、模型对照组、模型移植组,各20只,正常对照组不接受特殊处理,模型对照组、模型移植组均建立兔DCM模型,模型移植组接受MSCs处理。评价三组心功能变化,并比较其移植治疗4周后心肌胶原及心肌微血管密度(MVD)差异,总结MSCs移植的作用效果与机理。结果:移植治疗4周后,正常对照组、模型移植组实验兔均存活,模型对照组实验兔存活率为70.00%,低于其他两组;与造模前相比,模型对照组、模型移植组移植治疗4周后LVEDD、LVESD均升高,LVEF均下降,模型对照组变化更为明显,差异有统计学意义(P<0.05)。移植治疗4周后,模型移植组MVD高于正常对照组,模型对照组MVD低于正常对照组;模型对照组心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原及其比值均高于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05),模型移植组上述指标与正常对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:MSCs移植能够抑制DCM模型实验兔心功能恶化进程,其作用机理与提高心肌胶原水平、促进心肌微血管生成有关。

[关键词] 骨髓间充质干细胞;移植;扩张型心肌病;心肌胶原;微血管密度

中图分类号:R394 文献标识码:A 文章编号:2095-5200(2016)06-009-03

DOI:10.11876/mimt201606004

扩张型心肌病(Dilated cardiomyopathy,DCM)预后差 [1]。药物治疗对于DCM患者临床症状的控制具有一定作用,但仅可延缓严重心力衰竭发生时间,无法逆转心室扩张进程 [2]。行心脏移植供体较为缺乏,加之排斥反应、价格昂贵、术后并发症发生风险高等弊端,均限制了心脏移植的临床应用。近年来,大量学者开始关注骨髓间充质干细胞(Marrow mesenchymal stem cells,MSCs)移植治疗DCM的可行性,MSCs具有高度扩增、多向分化潜能[3],本研究分析实验兔模型,探讨MSCs移植治疗DCM机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物

普通级新西兰大白兔60只,雌雄不拘,月龄3个月,体质量(2.26±0.37)kg,均由浙江大学实验动物中心提供,按照随机数字表法将其分为正常对照组、模型对照组、模型移植组,各20只。

1.2 试剂与仪器

主要试剂:盐酸阿霉素粉针剂(深圳万乐药业股份有限公司);羊抗兔Ⅰ、Ⅲ型胶原抗体(上海瑞齐生物科技有限公司);免疫组化EliVisionTMplus广谱试剂盒(福州迈新生物技术开发有限公司)。

主要仪器:iE-33多普勒彩色超声诊断仪(荷兰飞利浦公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 分组及造模 60只实验兔均在相同条件下饲养,模型对照组、模型移植组均建立兔DCM模型,耳缘静脉注射2 mg/kg盐酸多柔比星(阿霉素),每周1次,持续8周[4]。每周记录实验兔体质量,观察其毛色、运动量、进食量及腹水等状态。模型移植组接受MSCs处理。

1.3.2 MSCs移植 造模8周后,抽取兔股骨骨髓4 mL,参照文献方法实施MSCs分离纯化、培养、鉴定[5-6]。

将MSCs用0.25%的胰蛋白酶消化、吹打形成单细胞悬液,低速离心收集细胞,将浓度为106的MSCs装入微量注射器准备移植。取模型移植组兔,于左心室游离壁分5点注入制备好的骨髓干细胞悬液,每点约30~50 μL,深度4 mm,共1.0×108 个细胞。注射位置以6/0丝线作标记。注射器与心脏呈30℃进针,注射前回抽,防止细胞注入心腔。注射过程中需密切注意实验兔心率、呼吸,防止心律失常和急性左心衰的发生,模型对照组按同样方式于对应时间点注入等量DMEM 培养液[7]。检查无活动性出血后逐层关胸。胸穿抽出胸腔气体,使左肺复张。

1.3.3 观察指标 记录各组实验兔造模成功后(移植治疗后)生存率,并分别于造模前、于移植治疗4周后,对三组实验兔心功能进行检测,检测指标包括左室收缩末期内径(LVEDD)、左室舒张末期内径(LVESD)及左室射血分数(LVEF);于模型移植组移植治疗4周后同时处死各组实验兔,取其左心室心肌组织,参照文献方法检测其心肌微血管密度(MVD)及心肌Ⅰ、Ⅲ型胶原平均光密度值[8-9]。

1.4 统计学分析

SPSS20.0统计软件,计数资料以(n/%)表示,并采用χ2检验,计量资料以(x±s)表示,三组间比较采用F检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 生存情况

移植治疗4周后正常对照组、模型移植组实验兔均存活,模型对照组实验兔存活率为70.00%,低于其他两组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.2 心功能变化

移植治疗4周后模型对照组、模型移植组LVEDD、LVESD均较造模前升高,LVEF均下降,模型对照组变化更为明显,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

2.3 微血管密度及心肌胶原

正常对照组、模型对照组、模型移植组MVD分别为(26.27±4.39)、(14.36±4.42)、(39.05±5.87),模型移植组MVD高于正常对照组,模型对照组MVD低于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。

移植治疗4周后模型对照组心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原及其比值均高于正常对照组,差异有统计学意义(P<0.05),模型移植组上述指标与正常对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

3 讨论

DCM病理改变以心肌细胞数量减少与功能减退为主要病理改变,当心肌细胞数量减少到一定程度所致残存心肌细胞代偿功能受损时,心脏泵血功能难以有效维持,即可导致心力衰竭等严重症状,威胁患者生存 [10]。近年来,干细胞移植治疗心血管疾病文献报道增多[11-12]。

本研究采取经典耳缘静脉注射阿霉素的方法建立兔DCM模型,就干细胞移植的治疗效果及机制进行探讨。

可以发现,与造模前相比,移植治疗4周后模型对照组、模型移植组LVEDD、LVESD均呈现上升趋势且LVEF明显下降,符合DCM的临床表现[13],而模型对照组心功能变化更为明显,说明MSCs移植在延缓心功能恶化方面发挥了积极作用,与Zhang等[14]大鼠DCM模型实验结果一致。

为进一步明确MSCs移植治疗DCM的机理,本研究对实验兔左室心肌胶原及血管状态变化进行了检测,结果表明,移植治疗4周后模型对照组心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原及其比值明显升高,而既往研究表明,心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原的升高可体现肾素-血管紧张素-醛固酮系统过度活化,这一病理生理改变所致心肌细胞凋亡是造成左室重构加剧、心力衰竭发生发展的主要原因[15]。

与此同时,模型移植组心肌Ⅰ型胶原、Ⅲ型胶原及其比值与正常对照组比较,差异无统计学意义,考虑与MSCs移植后,心肌胶原mRNA稳定性增加、胶原纤维降解减少有关,这一机制能够有效抑制心肌及间质细胞增生,延缓心肌肥大与纤维化进程,降低心肌重塑风险[16]。

在MVD的观察中可以发现,移植治疗4周后DCM模型兔心肌MVD明显下降,说明心肌细胞的大量丢失与功能受损可影响血管新生能力,加之纤维化、再生功能及各类生长因子生成障碍,共同造成DCM病程进展[17]。而MSCs移植能够补充丢失的心肌细胞,促进生长因子分泌、改善血管内皮功能,从而改善心肌内微循环障碍状态,达到恢复心功能的目的。Lin等[18]发现,MSCs还可与血管内皮生长因子2受体发挥交联作用,在发挥促血管生成作用的同时,还具有保护心肌、抗凋亡、促细胞分裂、抗纤维化等多种效应,有望推广于其他缺血性疾病的治疗。

综上所述,MSCs移植能够降低DCM模型兔心肌胶原水平、上调MVD,对于局部心肌血流的恢复与心功能的改善具有积极意义,为DCM临床治疗策略的选择提供了新的方向,值得进一步探索。

参 考 文 献

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