hUCMSCs及其外泌体对DCM大鼠心功能和心肌组织SCN5A mRNA及其调控的钠通道Nav1.5蛋白表达的影响

来源 :青岛大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzg31142003
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目的:探讨尾静脉注射人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)及其外泌体(hUCMSCs-Ex)对多柔比星诱导扩张型心肌病(DCM)大鼠心功能的影响及心肌组织SCN5A及其调控的钠通道Nav1.5蛋白表达的改变。方法:1.DCM大鼠模型的建立:随机将100只200g左右的健康SD大鼠分成5组:正常组(n=20只)和DCM组(n=20只)、DCM+磷酸缓冲盐溶液组(DCM+PBS组)(n=20只)、DCM+hUCMSCs组(n=20只)及DCM+hUCMSCs-Ex组(DCM+EXO组)(n=20只)。除正常组大鼠外,其余4组大鼠通过腹腔注射多柔比星溶液1mg/kg/次,每周注射2次,注射周期为8周。正常组大鼠腹腔注射生理盐水8周。超声心动图(UCG)检测大鼠心功能。2.原代hUCMSCs的培养及hUCMSCs-Ex的分离与鉴定:采用组织块贴壁法培养原代hUCMSCs,采用流式细胞术鉴定hUCMSCs特异性表面标志物CD44、CD45、CD146;采用超速离心法提取hUCMSCs-Ex,Western blot测定hUCMSCs-Ex表面特异性蛋白质分子CD9及CD81,应用透射电子显微镜(TEM)观察hUCMSCs-Ex保存液中的外泌体形态,采用纳米粒子跟踪分析(NTA)技术测定hUCMSCs-Ex的颗粒大小。3.检测尾静脉注射hUCMSCs和hUCMSCs-Ex后DCM大鼠心功能和心肌组织SCN5A及其调控的钠通道Nav1.5蛋白表达水平:通过大鼠尾静脉对DCM+hUCMSCs组及DCM+EXO组分别注射hUCMSCs 1×107个、hUCMSCs-Ex100μg/kg,对DCM+PBS组大鼠注射1m L/kg PBS,1次/周,均持续4周。药物注射结束后观察1周,UCG评估大鼠心功能;Illumina技术测序筛选心肌组织差异表达基因;实时荧光定量PCR(RT-PCR)检测心肌组织SCN5A m RNA水平;Western blot检测大鼠心肌组织Nav1.5蛋白表达水平。结果:1.多柔比星诱导DCM大鼠模型的建立:正常组大鼠进食、活动等表现正常。注射多柔比星大鼠逐渐出现进食量减少、甚至体重减轻,随之出现呕吐、腹水等,后期伴随心脏衰竭表现,活动量减少,并呈进行性加重。多柔比星注射周期结束后,UCG显示大鼠左室壁活动幅度广泛性减低,左心室收缩末期内径(LVESD)、左心室舒张末期内径(LVEDD)较正常组大鼠显著增加(P<0.01),左心室射血分数(LVEF)、左心室短轴缩短率(LVFS)较正常组大鼠明显下降(P<0.01)。2.hUCMSCs及其hUCMSCs-Ex的分离和鉴定:选取生长稳定的第3代hUCMSCs,光学显微镜下观察hUCMSCs呈边缘清晰且明亮的长梭形或多边形贴壁生长,流式细胞术检测显示hUCMSCs表面特异性蛋白分子CD44呈高表达状态,CD45、CD146呈低表达状态。应用超速离心法成功提取到hUCMSCs-Ex,TEM观察到hUCMSCs-Ex为类椭圆形的囊泡状结构;Western blot检测出hUCMSCs-Ex表达CD9及CD81特异性蛋白质分子;NTA分析hUCMSCs-Ex发现其粒子直径多数在60nm至130nm之间。3.尾静脉注射hUCMSCs和hUCMSCs-Ex对DCM大鼠心功能及心肌组织SCN5A m RNA及其调控的钠通道Nav1.5蛋白表达的影响:注射hUCMSCs和hUCMSCs-Ex后,DCM+hUCMSCs组与DCM+EXO组大鼠存活率明显提高,其心脏衰竭症状较DCM组、DCM+PBS组有显著改善;两组大鼠的左心室舒张末期内径(LVEDD)、左室收缩末期内径(LVESD)较注射前及DCM组、DCM+PBS组均有明显下降(P<0.05),其左室射血分数(LVEF)、左室缩短率(LVFS)较注射前及DCM组、DCM+PBS组均有明显提升(P<0.05)。Illumina技术测序结果显示正常组、DCM组与DCM+EXO组大鼠心肌组织有31个基因发生改变,其中正常组与DCM+EXO组大鼠心肌组织的SCN5A基因表达水平较DCM组高。RT-PCR显示DCM+hUCMSCs组与DCM+EXO组较DCM组、DCM+PBS组大鼠心肌组织SCN5A的m RNA水平显著升高(P<0.05)。Western blot检测显示DCM+hUCMSCs组与DCM+EXO组大鼠心肌组织SCN5A基因调控的钠通道Nav1.5蛋白表达也较DCM组、DCM+PBS组显著升高。结论:1.成功从人脐带中分离并培养出符合干细胞典型特征的原代hUCMSCs。2.成功从培养hUCMSCs的上清中分离出较高纯度和浓度的hUCMSCs-Ex,并经TEM、NTA及蛋白印迹法鉴定符合外泌体的典型特征。3.对DCM大鼠尾静脉注射hUCMSCs和hUCMSCs-Ex可改善大鼠心功能,并首次提出hUCMSCs和hUCMSCs-Ex可能通过上调心肌组织中SCN5A基因及其调控的钠通道Nav1.5蛋白表达水平发挥作用。
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