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本文研究目的:建立大鼠心肌60分钟缺血再灌注(I/R)模型,给与同种异体骨髓间充质干细胞(MSCs)心肌内注射、PHT腹腔内注射或者二者的联合应用,观察MI后上述处理因素对心脏组织病理学、分子生物学以及血流动力学的综合影响,在证实MSCs和PHT改善MI后组织修复的基础上,探索二者联合应用的综合效应,分析MSCs和PHT介导的旁分泌机制在心肌修复中的可协同性.
研究方法: 56只建模成功并存活的雄性Wistar大鼠随机分为5组:假手术组(12只)、对照组(12只)、PHT组(12只)、MSCs组(11只)以及MSCs+PHT组(9只).采用全血贴壁法培养的3-4代MSCs在移植前用荧光染料DAPI标记,于建模恢复再灌注之时按照1×106/100 μL/只的剂量注射至梗死周边区域.对照组和PHT组注射细胞培养基.PHT组和MSCs+PHT组在建模后,连续14天给与腹腔内注射PHT 75mg/kg/day.通过天狼猩红染色测定术后第7、 28天梗死范围、胶原容积分数(CVF)等,结合偏振光显微镜分析梗死区胶原成熟程度,麦胚凝集素(WGA)荧光染色测定室间隔心肌细胞横截面积(CSA);vWF和α-SMA免疫荧光染色分别计算梗死区及其边缘的毛细血管和小动脉密度;Western blot检测梗死区血管内皮生长因子(VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、组织型基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)的蛋白表达水平.术后第28天行有创血流动力学检查,评价心功能.
研究结果:MSCs移植至梗死边缘区后,主要分布于梗死区边缘和梗死区内.部分DAPI标记的MSCs表达vWF或α-SMA,提示MSCs分化为内皮细胞或平滑肌细胞,参与毛细血管、小动脉的发生.术后第28天,和对照组(41.80±5.21％)比较,PHT组、MSCs组和MSCs+PHT组梗死范围减小,而且MSCs组和MSCs+PHT组梗死范围小于PHT组(P＜0.05).而且,PHT组、MSCs组和MSCs+PHT组梗死区室壁厚度增大、膨展指数减小,室间隔心肌细胞CSA减小.和对照组比较,PHT组、MSCs组和MSCs+PHT组术后第28天梗死区及室间隔CVF均减小;MSCs组和MSCs+PHT组术后第28天胶原成熟度低于对照组或PHT组比较(P＜0.01),与术后第7天水平接近.术后第7天,和对照组比较,MSCs组和MSCs+PHT组毛细血管及小动脉密度增大;术后第28天,和对照组比较,PHT组、MSCs组和MSCs+PHT组毛细血管及小动脉密度均增大;而且MSCs+PHT组毛细血管密度高于PHT组.3个处理组梗死区VEGF、bFGF、MMP-2蛋白的表达水平无差异;PHT组TIMP-1蛋白表达水平低于其他各组,剩余组间差异无显著性.3个处理组主动脉收缩压、舒张压、左室舒张末压、左室内压最大上升速率和最大下降速率(+dp/dtmax以及-dp/dtmax)的差异均无统计学意义.
研究结论:
1)MSCs移植主要通过旁分泌机制介导加速心肌修复、促进血管形成、改善心室重塑的作用,但细胞移植显著抑制梗死区的胶原成熟;
2)PHT亦可通过旁分泌机制介导加速心肌修复、促进血管新生、改善心室重塑的作用,但效果不如MSCs移植显著;
3)PHT依赖旁分泌作用加速梗死区的胶原更新与成熟,对非梗死区的基质代谢无显著影响;
4)MSCs和PHT联合应用加速心肌修复、改善心室重塑,而且促进血管形成的作用得到增强,二者介导的旁分泌效应具有一定的协同性;
5)MSCs和PHT联合应用显著抑制梗死区的胶原成熟,彼此存在较强的拮抗作用.