心肌梗死(myocardium infarction, MI)是引起心力衰竭的重要原因。研究者们正在寻求各种有效的方法以改善心肌梗死后的心功能状况。越来越多的研究证实,多种干细胞能参与损伤心肌的修复并在一定种程度上改善受损后的心功能。但干细胞的活化、归巢、存活、增殖以及分化等过程依赖一些小分子蛋白的作用,因此现在又提出了运用小分子蛋白治疗心肌梗死的策略。研究报道,在缺血性心肌损伤模型中,促红红细胞生成(EPO)具有抗凋亡和促血管生成的效应,并能减小梗死面积,但其具体的作用机制尚不清楚。据研究报道,基质细胞衍生因子(SDF-1)能调节骨髓干细胞(BMSCs)归巢到受损的心肌组织,通过促进梗死周围区域的血管生成和减少缺血性心肌细胞的凋亡而达到心肌保护作用。另有研究提示,在经EPO处理的缺血损伤的心肌组织中SDF-1的表达明显升高,心功能也得到明显改善。因此,我们推测EPO可能通过上调SDF-1的表达而促进了损伤心肌的修复。EPO在与其受体EPOR结合后可以激活PI3K/Akt, ERK1/2/MAPK和.JAK2/STAT3等信号通路而参与一系列生理或病理反应。在缺血损伤的心肌中EPO通过什么信号机制来调控SDF-1表达的尚无报道,而STAT3是早已被认可的转录调控因子,能调节多种基因的表达。基于以上研究基础,我们设想：EPO对受损心功能具有保护作用,其机制可能是通过激活JAK2/STAT3信号而促进SDF-1的表达,继而上调的SDF-1通过其促进BMSCs的归巢,新生血管的形成以及抑制细胞凋亡等作用,最终使得心肌梗死面积减小而改善心功能。第一部分SDF-1在EPO保护缺血损伤心肌过程中的作用目的：本研究旨在探讨SDF-1在EPO保护受损心肌过程中的作用。方法：建立C57BL/6小鼠心肌梗死模型。在左前降支冠状动脉结扎后立即给予心肌组织内EPO(3000U/kg)或等量的生理盐水注射；术后第1天,从尾静脉注射SDF-1的中和抗体(25μg/只)或等量的IgG进行干预,每隔2天注射一次,共持续两周。采用ELISA, qRT-PCR,,免疫组化及免疫荧光方法检测心肌组织中SDF-1的表达；术后的第3天,TUNEL法检测梗死周围心肌组织内的细胞凋亡情况；在第14天时,流式细胞技术检测心肌组织中BMSCs的归巢情况；在第4周时,通过免疫组化和免疫荧光方法检测血管密度,并测定心肌梗死面积和心功能。结果：ELISA检测结果显示,在EPO处理的小鼠心肌组织内SDF-1的表达在心梗后第1天即开始出现明显上调,到第4天时达到高峰,第7天出现下降趋势。伴随着SDF-1表达的升高,EPO处理组小鼠的心肌中凋亡细胞数明显减少,同时归巢至受损心肌的各类BMSCs以及心肌内的血管密度均出现明显增加,心功能亦得到改善。给予SDF-1中和抗体进行干预后的小鼠与EPO组小鼠比较,其心肌组织内的细胞凋亡率上升,心肌内归巢的干细胞数量和血管密度明显减少,改善的心功能也出现恶化。结论：SDF-1通过介导EPO的促血管生成和抗凋亡作用,并诱导BMSCs的归巢,从而在EPO的心肌保护过程中起着重要作用。第二部分EPO活化JAK2/STAT3信号而上调SDF-1表达目的：心脏主由心肌细胞,成纤维细胞和心脏内皮细胞三种细胞组成,本部分旨在明确EPO主要对哪种类型细胞的SDF-1表达产生影响并探讨其作用机制。方法：分离培养成年小鼠的心肌细胞,心脏成纤维细胞和心脏内皮细胞,并分别在低氧环境(1%O2,5%CO2和94%N2)下给予EPO(10 IU/mL)处理,采用ELISA法检测SDF-1的表达并用TUNEL法检测各种细胞的凋亡情况；同时分别给予1 mM wortmannin,25 mM PD98059或1μM pPYLKTK-mts分别将PI3K/Akt, ERK1/2/MAPK和JAK2-STAT3三条信号途径阻断后,通过观察SDF-1的变化情况来初步判断促进其表达的分子机制。结果：ELISA结果显示,在缺氧2h后,EPO处理组的心肌细胞中SDF-1表达即开始升高,8h时达到峰值,同时心肌细胞的凋亡率较低氧组也明显降低,但该效应能被SDF-1的中和抗体所抑制。在心脏成纤维细胞中,低氧刺激也能促进SDF-1表达上调,但对EPO无明显反应。而低氧和EPO处理时对内皮细胞中SDF-1的表达均无明显影响,但当内皮细胞培养基中加入重组SDF-1蛋白后,可以检测到VEGF的表达升高。在EPO处理的心肌细胞中分别加入wortmannin, PD98059, pPYLKTK-mts后,仅pPYLKTK-mts组中的SDF-1表达出现明显下调,并伴随有心肌细胞的凋亡率增加。另外、western blot结果显示EPO组心肌细胞中P-STAT3的表达也增加。结论：EPO通过活化JAK2/STAT3信号而上调心肌细胞中SDF-1的表达,继而发挥其对受损细胞的保护作用。综合第一及第二部分的结果,本研究证明了EPO通过激活JAK2/STAT3信号而上调SDF-1的表达,进而诱导BMSCs归巢至缺血性损伤的心肌组织,促进新生血管形成并抑制凋亡,参与心肌的修复并改善心功能。