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肺动脉高压(pulmonaryarterialhypertension,PAH)是一种以肺动脉压力升高、肺血管损伤、肺小动脉重塑,导致右心室肥厚(rightventricularhypertrophy,RVH),严重时造成右心室功能不全,甚至死亡为特点的肺血管疾病[1]。目前,PAH的药物治疗效果尚不理想,部分疗效较好的药物又因价格昂贵或者副作用较大而影响其临床使用。干细胞移植治疗心血管疾病方兴未艾,尤其是间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)移植具有独特的优势,因可分化为血管内皮细胞等多种细胞,并通过旁分泌作用减轻周围组织的损伤等,有可能成为治疗PAH的新手段[2]。 本研究通过腹主动脉-腔静脉分流法(abdominalaortocavalfistulashunting,A-VF)联合单野百合碱(monocrotaline,MCT)注射法建立了可模拟人类左向右分流型先天性心脏病所致严重PAH的SD大鼠PAH模型,并采用尾静脉注射法,将脐血MSCs移植入PAH大鼠,通过观察血流动力学和组织形态学等方面评估脐血MSCs治疗PAH的效果,以期为临床上间充质干细胞治疗左向右分流型先天性心脏病所致严重的PAH提供实验依据。 第一部分:左向右分流联合野百合碱注射所致肺动脉高压大鼠模型的建立 目的: 建立左向右分流术(A-VF)联合单野百合碱注射(monocrotaline,MCT)所致SD大鼠PAH模型,了解该模型肺血管结构的变化。 方法: 将60只健康雄性SD大鼠随机分为4组:每组15只(n=15),即①正常对照组:不做任何处理;②左向右分流组(abdominalaortocavalfistulashunting,A-VF组):对大鼠施行腹主动脉-腔静脉瘘的体内分流术,构建左向右分流型PAH模型;③单野百合碱注射组(MCT组):一次性于大鼠项背部皮下注射50mg/kg单野百合碱;④左向右分流联合单野百合碱注射组(A-VF+MCT组):对大鼠行A-VF分流术后立即给予50mg/kgMCT皮下注射,建立大鼠PAH模型。术后4周测定大鼠死亡率,并以右心导管法测定平均肺动脉压(mPAP)。同时检测右心室肥厚指数[RVHI=RV/(LV+S)]、中层血管壁横截面积占血管总横截面积百分比(MA％)、血管壁中层占血管外径厚度的百分比(MT%),并且于光镜、电镜下观测肺血管结构的变化。 结果: 1.与对照组相比,A-VF组和MCT组肺动脉平均压分别升高41%和76%,形态学观察显示该两组肺小动脉轻至中度狭窄,右心室轻至中度肥厚,组织学观察发现肺动脉血管内皮少量坏死、肺部血管轻度纤维化。 2.值得注意的是,我们首次采用的A-VF+MCT联合处理组与A-VF或MCT组相比,出现更为明显的PAH改变,较A-VF或MCT组肺动脉平均压进一步升高,达到对照组的220%,形态学观察显示肺小动脉明显狭窄,右心室明显肥厚,组织学检查发现肺动脉血管内皮细胞大量坏死、脱落,肺血管纤维化明显增强,肺血管壁新生内膜形成。 结论: 本研究提示,A-VF+MCT联合处理可很好地模拟人类严重PAH的病理改变,是可靠,稳定的模型,并将为后续研究奠定基础。 第二部分:脐血间充质干细胞移植对大鼠肺动脉高压的治疗作用研究 目的: 基于我们已建立的A-VF+MCT模型,观察脐血间充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs)移植对SD大鼠肺动脉高压(PAH)的治疗作用。 方法: 将60只健康雄性SD大鼠随机分为4组,每组15只(n=15),即①正常对照组:不做任何处理;②模型组:以腹主动脉-腔静脉瘘分流术(abdominalaortocavalfistulashuning,A-VF)+单野百合碱(monocrotaline,MCT)注射建立大鼠PAH模型,故也可称为A-VF+MCT组;③干细胞移植组:在建立PAH模型后4周,经尾静脉注射Hoechst33342荧光染料标记的脐血MSCs,故此组也可称A-VF+MCT+MSCs组;④培养液对照组:在建立PAH模型后4周,经尾静脉注射培养脐血MSCs的培养液,故此组也可称为A-VF+MCT+培养液组。8周后测定mPAP、RVHI、MT%和MA%,检测血流动力学、肺小动脉重塑情况,并通过荧光显微镜观察脐血MSCs的定植情况。 结果: 与正常对照组比较,4周后A-VF+MCT组大鼠可形成典型的PAH,8周后mPAP进一步增高,动脉中膜明显增厚,右心室出现明显肥厚; 荧光显微镜观察显示脐血MSCs可成功定植到肺血管内膜。且脐血MSCs治疗可显著降低大鼠mPAP、RV/(LV+S)、MT%和MA%(均P<0.01),并缓解右心室肥厚。同时PAH大鼠死亡率从66.7%下降到13.3%。 结论: 脐血MSCs移植能显著降低肺动脉压力,减轻肺小动脉重塑及右心室肥厚,显著降低PAH大鼠的死亡率。