動(dòng)員自體骨髓干細(xì)胞治療大鼠急性心肌梗死的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、背景與目的:心肌細(xì)胞缺乏增殖分化能力,在心肌損傷發(fā)生后,不能再生,只能由成纖維細(xì)胞填充,最終為瘢痕組織替代,逐步發(fā)生心室重構(gòu),導(dǎo)致心力衰竭、心律失常等嚴(yán)重后果。現(xiàn)有治療手段包括藥物、介入、外科手術(shù)在一定程度上雖然可以緩解患者癥狀,卻不能逆轉(zhuǎn)已壞死的心肌,難以從根本上恢復(fù)心肌細(xì)胞數(shù)量。因此,促進(jìn)梗死區(qū)內(nèi)心肌細(xì)胞再生,提高心肌細(xì)胞數(shù)量,避免心室重構(gòu),是防止梗死后心力衰竭發(fā)生及降低心梗后死亡率的關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn),心肌梗死后少量骨髓干細(xì)胞能自行遷

2、移到心肌損傷部位,參與壞死心肌組織的再生,然而一般情況下,進(jìn)入到外周血循環(huán)中的骨髓干細(xì)胞數(shù)量極少,對(duì)壞死心肌組織的自我修復(fù)作用極為有限。而用干細(xì)胞動(dòng)員劑動(dòng)員骨髓干細(xì)胞以提高外周血中的干細(xì)胞數(shù)量,有可能促進(jìn)此修復(fù)過(guò)程,從而達(dá)到再生心肌的目的。粒細(xì)胞集落刺激因子( granulocyte-colony stimulating factor,G-CSF)是骨髓干細(xì)胞的強(qiáng)有力的動(dòng)員劑,可使外周血的干細(xì)胞數(shù)量增高數(shù)十倍。本研究應(yīng)用G-CSF動(dòng)員急

3、性心肌梗死大鼠自體骨髓干細(xì)胞,觀(guān)察其向心肌梗死部位遷移、增殖和分化的情況,以及對(duì)心肌基本結(jié)構(gòu)、梗死范圍、血管再生和心功能的影響,并探討其可能機(jī)制。
　　方法:10~12周齡的健康雄性Wistar大鼠260只,皮下注射異丙腎上腺素(Isoproterenol,ISO)制作急性心肌梗死模型,隨機(jī)分為5組:ISO+G-CSF動(dòng)員組(n=60)、ISO+生理鹽水(Normal Saline,NS)組(n=60)、正常+G-CSF動(dòng)員組(n

4、=60)、急性心梗對(duì)照組(n=60)及正常對(duì)照組(n=20)。測(cè)定心梗前后血清乳酸脫氫酶-1和肌酸磷酸激酶同工酶含量。制作模型24h、48h及2周后分別檢測(cè)血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)、心功能參數(shù);然后處死大鼠,病理切片觀(guān)察細(xì)胞形態(tài)特征、細(xì)胞排列方向以及心肌纖維化改變、對(duì)缺血心肌基本結(jié)構(gòu)保護(hù)情況等;病理改變程度分級(jí);采用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算每只大鼠該層心室肌梗死總面積、心室肌瘢痕總面積占心室肌的百分比;免疫組織化學(xué)SABC法分別檢測(cè)心肌CD34

5、陽(yáng)性細(xì)胞、BrdU陽(yáng)性細(xì)胞、VIII因子表達(dá)、心肌梗死區(qū)域VEGF(vascular endothelial growth factor)及其受體表達(dá)情況。最后統(tǒng)計(jì)大鼠死亡率。
　　結(jié)果:(1)制模后24h,ISO+G-CSF動(dòng)員組、ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組血清心肌酶含量均明顯比正常對(duì)照組升高(P<0.05);ISO+G-CSF動(dòng)員組血清心肌酶含量均比ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組降低,但無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。(2)

6、ISO+動(dòng)員組大鼠在各時(shí)間段,其SBP、DBP、LVSP、LV±dp/dtmax均高于ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組(P<0.05),且隨時(shí)間不斷升高;其LVEDP均明顯低于ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組(P<0.01),且隨時(shí)間不斷降低。(3) ISO+動(dòng)員組大鼠心肌壞死程度明顯較ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組輕,可見(jiàn)成堆或散在分布的淋巴細(xì)胞樣細(xì)胞,其胞核與浸潤(rùn)的單個(gè)核細(xì)胞的胞核相似,但較大而圓,位于細(xì)胞中央,胞漿較少而深染,部分細(xì)胞

7、間胞漿融合,免疫組化檢測(cè)呈CD34陽(yáng)性。ISO+NS組與急性心梗對(duì)照組的心肌損傷明顯,病理?yè)p傷分級(jí)明顯高于ISO+動(dòng)員組(P<0.01)。制模后2周,ISO+動(dòng)員組膠原纖維融合現(xiàn)象少,組織結(jié)構(gòu)排列基本處于有序狀態(tài)。(4)ISO+動(dòng)員組大鼠,24h、48h時(shí)心室肌梗死總面積占心室肌總面積的百分比為25.17％±2.18%、29.42%±2.33%,明顯低于ISO+NS組與急性心梗對(duì)照組(P<0.05);2周時(shí)心室肌瘢痕總面積占心室肌總面積

8、的百分比為30.93%±2.03%,明顯低于ISO+NS組與急性心梗對(duì)照組(P<0.05)。(5)ISO+動(dòng)員組大鼠24h心肌組織中可見(jiàn)CD34染色陽(yáng)性細(xì)胞,證明骨髓來(lái)源的干細(xì)胞遷移入心肌組織;其它組均未見(jiàn)CD34陽(yáng)性細(xì)胞。(6)ISO+動(dòng)員組24h、48h心肌組織中均可見(jiàn)BrdU染色陽(yáng)性細(xì)胞,證明心肌組織中存在細(xì)胞增殖現(xiàn)象。(7)動(dòng)員治療2周后,ISO+動(dòng)員組心肌組織中微血管密度明顯高于其它各組(P均<0.01);隨著動(dòng)員治療后時(shí)間延

9、長(zhǎng)(2周),微血管新生密度增加(P<0.05)。而在24h、48h兩個(gè)時(shí)間點(diǎn),ISO+動(dòng)員組大鼠梗死灶微血管密度與ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組之間均無(wú)明顯差別(P均>0.05)。(8)動(dòng)員治療24h、48h和2周后,ISO+動(dòng)員組大鼠心肌梗死區(qū)域VEGF及其受體的表達(dá)量均明顯高于ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組及正常對(duì)照組(P<0.05)。ISO+動(dòng)員組大鼠心肌梗死區(qū)域VEGF及其受體的表達(dá)量在24h、48h、2周中呈相對(duì)增高的趨勢(shì)。(

10、9)ISO+G-CSF動(dòng)員組大鼠的死亡率明顯低于ISO+NS組、急性心梗對(duì)照組(P<0.05)。
　　結(jié)論:(1)本研究通過(guò)皮下注射異丙腎上腺素成功建立了Wistar大鼠急性心肌梗死模型。(2)大鼠急性心肌梗死發(fā)生后,在粒細(xì)胞集落刺激因子動(dòng)員下,骨髓干細(xì)胞能向心肌梗死灶遷移、存活增殖,并可向心肌細(xì)胞分化,使心肌再生。(3)骨髓干細(xì)胞動(dòng)員治療的方法在大鼠急性心肌梗死模型中,能通過(guò)動(dòng)員內(nèi)皮干細(xì)胞,有效促進(jìn)微血管形成;還通過(guò)上調(diào)VEGF