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目的:心肌梗死(Myocardial infarction,MI)患者因冠脉血流中断导致心肌细胞坏死丢失和瘢痕形成,传统疗法如药物、介入和外科手术可有效缓解病症、减轻病痛和降低患者死亡率,但是不能从根本上补充和再生心肌组织,最终导致心力衰竭乃至死亡的发生,严重影响人类的心身健康。近年来,干细胞因其高度增殖和多向分化的潜力为心肌梗死的治疗带来了曙光,由脐带间充质干细胞(Umbilical cord mesenchymal stem cells,UC-MSCs)易分离扩增、极低的免疫原性和致瘤性,成为治疗心肌梗死理想的种子细胞之一。然而,干细胞植入梗死心肌组织后面临氧化应激和缺血缺氧微环境,导致植入干细胞因大量死亡而不能充分发挥治疗效果,因此,如何有效提高干细胞在缺血微环境下的存活能力,成为解决干细胞疗效低下的的重要问题之一。研究表明,黄芪甲苷(Astragaloside IV,AS-IV)在心血管疾病中具有显著的抗氧化应激、抗凋亡、抗纤维化和促血管新生等作用,因此,本研究着眼干细胞植入心肌梗死部位后低存活率的问题,研究AS-IV能否抑制氧化应激诱导的脐带间充质干细胞的凋亡,为AS-IV抗凋亡机制的深入研究以及促进干细胞治疗心肌梗死的临床转化应用奠定新的基础。结果:1.UC-MSCs的分离、鉴定和活性检测(1)UC-MSCs的分离培养和鉴定通过荧光显微镜观察UC-MSCs的形态学特征,发现UC-MSCs呈纤维样、旋涡状生长,利用流式细胞仪对Passage 3(P3)代UC-MSCs的表面标记物进行鉴定(CD44+、CD73+、CD90+、CD34-、CD45-、HLA-DR-),最终获得阳性率达>95%以上的UC-MSCs。(2)UC-MSCs的活性检测利用7-AAD流式细胞学检测方法对经传代培养和扩增后的Passage 2(P2)或Passage 3(P3)代细胞进行活性分析,显示活细胞比例>98%。2.AS-IV及其溶媒介质对脐带间充质干细胞的正常生长没有影响用DMSO配制AS-IV溶液,DMSO在细胞培液中的最大浓度≤0.1%。分别采用CCK 8和AnnexinⅤ/PI双染法流式细胞术检测不同浓度AS-IV(0、10、25、50、100μM)及0.1%DMSO对正常培养条件下的UC-MSCs的毒副作用,发现AS-IV及0.1%DMSO处理UC-MSCs 24 h后,细胞存活率均达95%以上,各组之间细胞存活率没有显著差异,表明AS-IV不会对UC-MSCs的增殖活性产生不良影响,不会诱导UC-MSCs的凋亡。3.氧化应激诱导UC-MSCs体外凋亡模型的建立通过Western blotting检测凋亡蛋白cleaved-caspase3的表达变化,利用AnnexinⅤ/PI检测凋亡与活细胞百分比。利用不同浓度梯度的H2O2(50、100、200μM)处理UC-MSCs 6h,AnnexinⅤ/PI检测结果显示200μM的H2O2能够显著诱导UC-MSCs的早期凋亡、晚期凋亡和晚期坏死细胞的产生(P<0.05),使活细胞百分比显著下降至约85%。进一步利用200μM H2O2分别处理UC-MSCs不同时间(0、1、3和6h),Western blotting结果显示,cleaved-caspase3的表达在6 h时明显升高(P<0.05)。因此,我们选择用200μM的H2O2处理UC-MSCs 6h作为下一步抗凋亡信号机制研究的基础。4.AS-IV抑制氧化应激诱导的UC-MSCs凋亡利用不同浓度的AS-IV(0、10、25、50、100μM)预处理UC-MSCs24h后,在AS-IV始终存在的前提下,用200μM H2O2处理UC-MSCs 6h,AnnexinⅤ/PI检测结果显示,50μMAS-IV可显著抑制H2O2诱导的早期(AnnexinⅤ+/PI-)和晚期凋亡(AnnexinⅤ+/PI+)(P<0.05),无法逆转氧化应激诱导的坏死细胞的比例。通过qRT-PCR检测caspase 3mRNA水平的表达变化,结果显示,50μMAS-IV可以显著抑制H2O2诱导的caspase3表达水平的升高(P<0.05)。这些结果证实AS-IV可显著抑制氧化应激诱导的UC-MSCs凋亡。结论:本研究以建立氧化应激模型为前提,发现黄芪甲苷可显著抑制过氧化氢诱导的UC-MSCs凋亡,为心肌梗死的治疗提供了新的策略。