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目的:探讨趋化因子受体CXCR3(CXC subfamily chemokine receptor3,CXCR3)和血红素加氧酶-1(heme oxygenase,HO-1)基因联合修饰的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)在减轻小肠移植排斥反应和修复移植小肠功能的作用及其作用机制。 方法:1.采用SPF级的健康的雄性Lewis大鼠,提取股骨和胫骨骨髓,使用全骨髓贴壁筛选法制备BMMSCs,并通过对BMMSCs的生长形态、分化能力和表面标记进行鉴定。2.将载有不同目的基因的腺病毒转导进BMMSCs,制备腺病毒空载的BMMSCs(Ad/BMMSCs)、载有HO-1基因的BMMSCs(Ad-HO-1/BMMSCs)、载有CXCR3基因的BMMSCs(Ad-CXCR3/BMMSCs)和载有CXCR3以及HO-1基因的BMMSCs(Ad-(CXCR3+HO-1)/BMMSCs)。3.使用TNF-α处理大鼠肠上皮细胞(IEC-6),制备肠上皮损伤模型;将损伤的IEC-6细胞与不同的BMMSCs以及正常淋巴细胞共同培养;通过结晶紫染色法和活细胞工作站法检测不同BMMSCs的趋化能力,Western blot、RT-PCR和免疫组化技术检测p38-MAPK通路的相关分子的表达情况,细胞流式术和ELISA方法检测T淋巴细胞活性。4.以Brown Norway大鼠为实验供体,Lewis大鼠为实验受体,建立异位大鼠小肠移植排斥反应模型。术前给予预处理,在术后0h、1d、3d、7d、10d和14d搜集各组的标本。观察大鼠的生存状态以及生存时间并做生存率分析。通过苏木素-伊红染色分析肠道的排斥和损伤情况,Western blot、RT-PCR和免疫组化技术检测小肠组织中HO-1、CXCR3以及p38-MAPK通路的相关分子的表达情况,基因芯片筛选差异基因。通过细胞流式术检测脾脏调节性T淋巴细胞的水平,乳酸脱氢酶法检测全血NK细胞活性,ELISA方法检测各组血清中促炎和抗炎因子以及二胺氧化酶的含量。 结果:1.采用全骨髓贴壁筛选法可以成功获得BMMSCs。获得的Ad-(CXCR3+HO-1)/BMMSCs生物学特性与BMMSCs相比均未有改变。2.IEC-6能够在体外成功建立肠道细胞损伤模型;以BN大鼠为供体,Lewis大鼠为受体能够建立稳定的小肠移植急性排斥反应模型。3.基因芯片筛选出的差异基因与p38-MAPK信号通路相关。4.Western blot、RT-PCR和免疫组化技术检测可发现BMMSCs能够抑制受损细胞的p38-MAPK蛋白的磷酸化,使得p38-MAPK通路下游分子ATF2、CHOP10和MEF2C的磷酸化被抑制,凋亡减少,PCNA和ZO-1的表达增加。其中Ad-(CXCR3+HO-1)/BMMSCs的作用最显著,且有CXCR3修饰的BMMSCs降低T淋巴细胞活性更明显。5.在异基因异位小肠移植排斥反应模型中,给以CXCR3和HO-1基因联合修饰的BMMSCs治疗能够更明显的延长受体大鼠的生存时间;且能够更明显的降低促炎因子IL-2、IL-6、IL-17、IL-23、IFN-γ和TNF-α含量,减轻肠上皮细胞的凋亡,降低NK细胞活性,增加抗炎因子IL-10和TGF-β的含量,并增加调节性T淋巴细胞的水平。对移植术后7d各组移植肠道的组织分析发现,CXCR3和HO-1基因联合修饰的BMMSCs能够更明显的抑制p38-MAPK蛋白的磷酸化和p38-MAPK通路下游分子ATF2、CHOP10和MEF2C的磷酸化,而更明显的促进PCNA和ZO-1的表达。 结论:全骨髓贴壁筛选法能够成功培养出符合实验需要的BMMSCs。以腺病毒携带不同目的基因转染BMMSCs的方法是可行的。CXCR3和HO-1基因联合修饰的BMMSCs比HO-1基因联合修饰的BMMSCs和BMMSCs能更明显的延缓急性排斥反应的发生、修复受损的肠道的结构和功能及延长受体的生存时间。同时发现p38-MAPK信号通路参与了此保护作用。