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妊娠期高血压疾病(Hypertensive disorder complicating pregnancy, HDCP)是导致孕产妇及围生儿死亡的主要疾病,子痫前期(preeclampsia)是最主要临床类型,其病因和确切的发病机理目前仍不清楚。目前大多数学者认为妊娠期高血压疾病的病理基础是血管内皮细胞损伤,这种损伤是妊娠期高血压疾病患者白细胞、凝血系统和补体系统等多种因素共同参与的血管内过度性炎症反应的一部分。外周循环内炎症细胞因子的大量增加是全身型过度炎症反应的重要特征,而胎盘组织细胞因子表达水平的改变是导致妊娠期高血压疾病细胞因子变化的主要原因。间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)因具有免疫调节作用而起到维持免疫耐受的作用,其可通过调节淋巴细胞系统分泌和增殖治疗血管内皮损伤相关疾病。因此,我们设想将脐带来源的间充质干细胞(human umbilical cord-derivedmesenchymal stem cells,HU-MSCs)用于子痫前期模型大鼠的治疗,并通过观察血压、蛋白尿、胎鼠体重、胎盘炎症、螺旋动脉重塑及炎症因子的表达变化探讨HU-MSCs对子痫前期的治疗作用。
目的:
研究脐带来源的间充质干细胞对内毒素诱导的子痫前期模型大鼠的治疗作用及机制,为HU-MSCs对妊娠期高血压疾病的临床治疗提供理论依据和实验基础。
方法:
1、建立酶消化法和组织块培养法分离培养HU-MSCs,对细胞的一般形态、免疫表型进行鉴定。应用含绿色荧光蛋白的慢病毒(lentiviral green fluorescenceprotein,LV-GFP)转染HU-MSCs。
2、大鼠妊娠14d尾静脉注射内毒素(endotoxin,即脂多糖,lipopolysaccharides,LPS)造成子痫前期大鼠模型。注射半天后,将注射内毒素的妊娠大鼠随机分成两组:接受HU-MSCs的治疗组(LPS+MSCs组,n=7)和未治疗组(LPS组,n=7)。对照组为在妊娠14d注射0.9%生理盐水的正常妊娠大鼠(NP组,n=7)。妊娠第12、15和18d采用无创尾静脉大鼠血压仪检测大鼠血压,妊娠第13、16和19d采用代谢笼收集24小时尿量并测尿蛋白浓度。妊娠第20d处死大鼠,检测HU-MSCs对胎鼠体重,大鼠胎盘病理,螺旋动脉重塑的影响。应用免疫荧光切片技术检测注射后的LV-GFP标记的HU-MSCs在大鼠肾脏、胎盘和以及胎鼠心脏、肺脏、肾脏和肝脏中的分布。
3、ELISA检测血清和胎盘中炎症细胞因子的含量;Real-time PCR检测胎盘中炎症细胞因子,过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferation-activatedreceptor-γ,PPARγ),层粘连蛋白受体1(laminin receptor1,LR1)和基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)、MMP-9的mRNA表达水平的改变;免疫组化和Western blot检测胎盘中PPARγ蛋白表达。
结果:
1、HU-MSCs呈现出成纤维样的形态。流式细胞仪检测HU-MSCs免疫表型,结果显示各代细胞均表达CD73、CD90和CD105不表达表面标记CD34、CD45、CD19,CD11和HLA-DR。
2、通过给予健康SD大鼠尾静脉注射LPS造模后,在妊娠第18d,LPS组大鼠血压较NP组显著升高,经统计分析P<0.05,有统计学意义;在妊娠第19d,LPS组大鼠尿蛋白较NP组显著增加,经统计分析P<0.05,有统计学意义;LPS组胎鼠体重较NP组显著减低,经统计分析P<0.05,有统计学意义;LPS组与NP组相比胎盘炎症浸润增加,但LPS组大鼠胎盘螺旋动脉重塑障碍不明显。
3、通过HU-MSCs注射治疗妊娠期高血压疾病模型大鼠后,在妊娠第18d,LPS+MSCs组大鼠血压较LPS组显著下降,经统计分析P<0.05,有统计学意义;在妊娠第19d,LPS+MSCs组大鼠尿蛋白较LPS组减少不明显,经统计分析P>0.05,无统计学意义;LPS+MSCs组胎鼠体重较LPS组显著增加,经统计分析P<0.05,有统计学意义;LPS+MSCs组胎盘炎症浸润缓解,胎盘螺旋动脉重塑各组之间未见显著性差异。在荧光显微镜下,在大鼠的胎盘及肾脏组织中都能找到GFP的绿色荧光标记的HU-MSCs,在胎鼠的心脏、肾脏、肝脏和肺脏中均未见HU-MSCs。
4、通过对各组大鼠血清细胞因子的检测,与NP组相比,LPS组大鼠血清中的促炎性细胞因子肿瘤坏死因子α(tumor necrosisα,TNF-α)、干扰素γ(interferonγ,IFN-γ)、白介素1β(interleukin1β,IL-1β)、IL-6、IL-8、IL-12浓度升高,抗炎细胞因子IL-4、IL-10浓度降低,趋化因子细胞间粘附分子-1(intercellular adhesionmolecule-1,ICAM-1)浓度升高,经统计分析具有统计学意义(P<0.05),尤其以TN0-α、 IL-6、IL-10、ICAM-1差异最显著(P<0.01);与LPS组相比,HU-MSCs注射组大鼠血清中的FNF-α、IL-6、IL-12、ICAM-1浓度降低,而IL=10浓度升高,经统计分析具有统计学意义(P<0.05),但IFN-γ、IL-1β、IL-4、IL-8差异不明显。
5、在各组大鼠胎盘组织中,发现大鼠给予LPS注射后TNF-α、 IL-6、ICAM-1、MMP-2、MMP-9被上调, IL-10、PPARγ、LR1被下调,LPS组与NP组比较,经统计分析P<0.05,具有统计学意义。给予HU-MSCs治疗后,TNF-α、IL-6、ICAM-1、MMP-2、MMP-9被下调,IL-10、PPARγ、LR1被上调,LPS+MSCs组与LPS组比较,经统计分析P<0.05,具有统计学意义。
结论:
1、静脉注射HU-MSCs能够降低LPS诱导的子痫前期大鼠的血压,改善胎鼠低体重状态,减轻胎盘炎症浸润,但尿蛋白及螺旋动脉重塑情况差异不明显。
2、HU-MSCs可能是通过调节免疫失衡或通过旁分泌机制改变细胞因子的表达来实现对子痫前期大鼠的治疗,核受体PPARγ参与这一过程的调控。