关键词:
急性心肌梗死
阿托伐他汀
间充质干细胞
细胞迁移
CXCR4
通心络
凋亡
信号通路
摘要:
目的:随着干细胞再生医学不断发展,应用骨髓来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)进行急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)后心肌修复成为一种有前景的方法。然而干细胞移植进行梗死心肌修复虽然有效,但是疗效有限。其疗效底下的原因之一是干细胞归巢至梗死心肌的数量较少。基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived factor-1, SDF-1)与其特异性受体趋化因子受体4(CXC chemokine receptor4, CXCIR4)构成的SDF-1/CXCR4生物学轴在MSCs归巢、定植到损伤部位参与修复的过程中发挥重要作用。既往研究表明,他汀不但能改善梗死微环境促进MSCs存活,而且能增强MSCs的自身抗凋亡能力。然而,他汀能否促进MSCs的迁移和归巢能力尚无相关研究。因此,我们进行此项研究,拟明确阿托伐他汀(atorvastatin, ATV)预处理能否增加MSCs表面CXCR4的表达,并提高MSCs的归巢能力,进而改善心梗后心功能。 方法:实验分为体外实验和体内实验两部分。体外实验部分:分离并培养Sprague-Dawley大鼠MSCs,将第3代细胞随机分为正常对照组、ATV不同浓度梯度组(0.01μM、0.1μM、1μM、10μM)、ATV不同时间梯度组(1h、3h、6h、12h、24h、36h、48h);机制探讨部分设MSCs组、最适ATV预处理组(ATV-MSCs). MSCs+CXCR4中和抗体组(MSCs-NA)、ATV-MSCs+CXCR4中和抗体组(ATV-MSCs-NA)。流式细胞术和RT-PCR检测各组CXCR4的表达,Transwell小室评估MSCs的迁移能力。体内实验部分:共108只雌性SD大鼠(6-8周龄),随机分为SDF-1动态测定组(AMI30min、1h、12h、24h、48h、72h、5d、7d)、假手术组(Sham)、心梗对照组AMI)、MSCs移植组(MSCs)、ATV预处理MSCs移植组(ATV-MSCs).采用结扎冠状动脉前降支的方法制作急性心肌梗死模型,梗死后24小时经尾静脉注射MSCs或ATV-MSCs(2x106细胞/只),对照组动物注射等体积PBS。在干细胞移植后3天(基线)及30天(终点)分别行心脏超声检测、病理组织学及分子生物学检测。 结果:体外实验表明,与正常对照组相比,ATV剂量依赖性的增加细胞表面CXCR4表达,以1μM ATV处理组最为明显(14.76±3.05%vs.1.98±0.40%,P<0.001);与正常对照组相比,ATV处理组CXCR4的表达呈一定的时间依赖性,其中ATV处理12小时CXCR4的表达至峰值(22.77±2.03%vs.2.20±0.18%,P<0.001),24小时仍保持在较高水平(20.34±4.13%vs.2.20±0.18%,P<0.001)。CXCR4mRNA的表达趋势与细胞表面CXCR4的表达趋势相似。‘Transwell迁移结果显示,ATV预处理组MSCs向SDF-1迁移的数量是未处理组的2倍左右(24.65±5.57vs.12.70±2.40,P<0.001),然而加入CXCR4的中和抗体后MSCs的迁移能力被抑制。 体内试验发现,干细胞移植后3天,冰冻切片激光共聚焦显微镜下观察到ATV-MSCs组归巢到梗死心肌区域的细胞数明显高于MSCs组(41.68±10.80vs.65.30±13.37,P<0.05),在非梗死区域未发现移植的干细胞;在细胞移植后30天,ATV-MSCs组和MSCs组的存活率都很低,MSCs组的存活率更低。与AMI组相比,MSCs组的左室收缩末期内径和左室射血分数有适度改善。与MSCs组相比,ATV-MSCs组的左室舒张末期内径和左室收缩末期内径进一步减小,左室射血分数(62.28±3.27%vs.52.77±7.05%,P=0.014)和左室短轴缩短率(27.80±2.16%vs.22.27±3.84%,P=0.015)显著改善。组织学分析显示,与AMI组和MSCs组相比,ATV-MSCs组的心肌纤维化面积显著减小,炎细胞浸润明显减轻。Western blot分析显示,细胞移植后3天,ATV-MSCs组IL-6和TNF-α的表达水平明显降低;细胞移植后30天,其表达水平进一步降低。 结论:ATV预处理可以提高MSCs表面CXCR4的表达,进而增强MSCs的迁移和归巢能力,并通过改善梗死心肌中炎性因子的表达,进一步改善心肌梗死后心功能,ATV预处理MSCs可能成为提高干细胞移植疗效的一有效方法。 目的:骨髓来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是移植治疗急性心肌梗