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背景:室性心律失常(VentricularArrhythmia,VA)是临床上心肌梗死(Myocardial Infarction,MI)后的严重并发症之一。大量研究表明,缺血性心脏病所致持续性室性心动过速(Ventricular Tachycardia,VT)和心室颤动(Ventricular Fibrillation,VF)是心源性猝死(Sudden Cardiac Death,SCD)的主要原因。心肌梗死后心室发生解剖学重塑、电学重构、神经重构等病理改变,这一过程可产生致心律失常基质,进而增加室性心律失常的发生风险。既往研究显示,骨髓间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)对心肌损伤修复作用显著,而肝细胞生长因子(Hepatocyte Growth Factor,HGF)有利于缺血状态下的损伤修复。目前已有研究发现,过表达 HGF 的 MSCs(MSCs overexpressing HGF,HGF-MSCs)可明显改善心脏缺血状态和心脏收缩功能。然而,尚无研究探索HGF-MSCs移植后对心律失常发生的影响。目的:观察HGF-MSCs移植后对猪心肌梗死后心脏功能及心电生理特性的影响,并探讨其潜在的可能机制。方法:1.制备猪心肌梗死模型:采用介入法沿导丝将球囊送至猪心脏左前降支(Left Anterior Descending Artery,LAD)中远段,经数次缺血欲适应后打开球囊封堵90分钟以建模。在建模前须先完成二维超声心动图心功能检查作为基线水平。所有建模成功的猪模型随机分为三组:HGF-MSCs组(n=9)、PBS组(n=10)和 MSCs 组(n=9)。2.细胞移植:心肌梗死4周后,于呼吸循环支持下行开胸移植术,开胸前再次行二维超声心动图测试,开胸后在肉眼直视下各组分别于心肌内注射2mlHGF-MSCs(5×107)、MSCs(5×107)或PBS。逐层关胸,苏醒后送至农场护理饲养。3.开胸手术后四周,按如下顺序采集相关数据:1)二维超声心动图评估心肌梗死模型建立效果,并测定左心室射血分数(Left Ventricular Ejection Fraction,LVEF)。2)动态心电图记录2小时动态心电图,分析频域和时域参数,比较心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)的改变。3)程序电刺激(Programmed Electrical Stimulation,PES)观察 VAs 的诱发情况,以评价室性心律失常发生的风险。4.处死后取心脏标本行相关实验室分析:Masson染色观察心肌纤维化程度和胶原沉积情况;TTC染色评估心肌梗死组织是否成功建立;测定HGF在心肌内的表达情况;观察缝隙连接蛋白Cx43表达水平及其形态学分布特征;测定酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)、生长相关蛋白(growth associated protein 43,GAP43)、乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)这些自主神经相关蛋白的表达及其形态分布改变;检测凋亡相关蛋白Bcl-2和Bax的相关表达;TUNEL法测定心肌凋亡水平。结果:1.90分钟经皮冠状动脉球囊封堵可成功建立猪心肌梗死模型;TTC染色清晰显示梗死心肌和正常心肌;Masson染色提示HGF-MSCs组合MSCs组的纤维化程度和PBS组相比较低,同时,HGF-MSCs组较MSCs纤维化减少更明显。2.二维超声心动图提示,行开胸术前,HGF-MSCs组、PBS组和MSCs-组各组较其基线水平相比,其LVEF均明显下降,并具有统计学意义(HGF-MSCs组 50.68±3.06 vs.65.61±3.29;PBS 组 49.92±3.09 vs.66.68±2.33;MSCs 组50.94±1.85 vs.66.23±2.90)。接受细胞移植后 4 周,HGF-MSCs 组和 MSCs 组较移植前 LVEF 均见改善(HGF-MSCs 组 60.27±3.07 vs.50.68±3.06;P<0.05;MSCs组 59.44±3.66 vs.50.94±1.85,P<0.05),而 PBS 组较移植前(49.63±2.83 vs.49.92±3.09)LVEF差别无统计学意义。3.EdU和vWF免疫荧光双标记显示,HGF-MSCs移植后可在体内存活四周,并可分化为血管内皮细胞,但是未发现HGF-MSCs向心肌分化的证据。4.免疫荧光图片血管密度计数证实,HGF-MSCs组较MSCs组和PBS组均具有较高的血管密度(HGF-MSCs组 vs.PBS组,25.22±2.91 vs.8.00±2.36;P<0.01;HGF-MSCs 组 vs MSCs 组,25.22±2.91 vs.14.78±2.28,P<0.01)。5.Bax和Bcl-2蛋白表达水平以及TUNEL法凋亡测定显示,Bax水平在HGF-MSCs组最低,MSCs组次之,在PBS组最高。Bcl-2水平在HGF-MSCs组最高,MSCs组次之,而在PBS组最低。TUNEL凋亡分析提示,HGF-MSCs组心肌梗死周边区凋亡指数最低,MSCs组次之,而PBS组凋亡指数最高,且该差异在三组两两间均具统计学意义(P<0.05)。6.神经纤维免疫荧光染色和Western Blot显示,TH和GAP43阳性染色分布在PBS组较HGF-MSCs组和MSCs组明显密集和不均一(P<0.01),其中HGF-MSCs组和MSCs比较,TH和GAP43阳性信号分布密度更低,并且具有统计学意义(P<0.01)。AChE阳性信号在各组间均未发现统计学差异。7.Cx43免疫荧光分析和Western Blot显示,PBS组在心肌梗死后Cx43出现明显重构,包括缩小和侧边化。这一重构在HGF-MSCs组和MSCs组均出现明显改善,趋向于正常分布;其中,HGF-MSCs组的这一改善效应明显优于MSCs。8.2小时动态心电图分析发现,HGF-MSCs组和MSCs组rMSSD和pNN50较PBS组明显升高,而LF和L/H较PBS组明显降低。HGF-MSCs组与MSCs组相比,其rMSSD和pNN50前者较后者亦显著增加,而LF和L/H亦显著降低。9.程序电刺激电生理检查观察VAs事件并进行心律失常评分,结果显示,HGF-MSCs组、PBS组和MSCs组三组评分分别为1.11±1.17、4.90± 1.37和2.56±1.13,其差别在任意两组间均具有统计学意义(P<0.01)。结论:1.经皮冠状动脉球囊封堵90分钟可成功建立猪心肌梗死模型,四周后伴有明显的心功能下降;HGF-MSCs和MSCs移植,均可明显改善心肌梗死后心功能。2.HGF-MSCs经心肌注射移植后,可在体内存活四周,并具有血管分化。3.HGF-MSCs移植后,明显促进梗死周边区血管新生和血运重建,改善局部缺血缺氧状况。4.HGF-MSCs移植后,可增强凋亡拮抗效应,明显抑制梗死周边区心肌凋亡水平,此为改善致心律失常基质的机制之一。5.HGF-MSCs移植后,明显改善梗死周边区交感神经增生和再分布,降低交感神经活性,同时增强副交感神经活性,从而降低VAs风险,这亦是HGF-MSCs移植改善致心律失常基质的潜在机制的重要方面。6.HGF-MSCs移植,可有效改善心肌细胞间缝隙连接重塑,改善电学偶联特性,从而发挥拮抗VAs效应。7.HGF-MSCs移植,可有效降低VAs心律失常评分,降低心肌梗死后发生室性心律失常的易感性,从而减少VAs事件风险。