動員自體骨髓干細胞治療大鼠急性心肌梗死的實驗研究.pdf

1、背景與目的:心肌細胞缺乏增殖分化能力,在心肌損傷發(fā)生后,不能再生,只能由成纖維細胞填充,最終為瘢痕組織替代,逐步發(fā)生心室重構,導致心力衰竭、心律失常等嚴重后果?，F有治療手段包括藥物、介入、外科手術在一定程度上雖然可以緩解患者癥狀,卻不能逆轉已壞死的心肌,難以從根本上恢復心肌細胞數量。因此,促進梗死區(qū)內心肌細胞再生,提高心肌細胞數量,避免心室重構,是防止梗死后心力衰竭發(fā)生及降低心梗后死亡率的關鍵。研究發(fā)現,心肌梗死后少量骨髓干細胞能自行遷

2、移到心肌損傷部位,參與壞死心肌組織的再生,然而一般情況下,進入到外周血循環(huán)中的骨髓干細胞數量極少,對壞死心肌組織的自我修復作用極為有限。而用干細胞動員劑動員骨髓干細胞以提高外周血中的干細胞數量,有可能促進此修復過程,從而達到再生心肌的目的。粒細胞集落刺激因子( granulocyte-colony stimulating factor,G-CSF)是骨髓干細胞的強有力的動員劑,可使外周血的干細胞數量增高數十倍。本研究應用G-CSF動員急

3、性心肌梗死大鼠自體骨髓干細胞,觀察其向心肌梗死部位遷移、增殖和分化的情況,以及對心肌基本結構、梗死范圍、血管再生和心功能的影響,并探討其可能機制。
　　方法:10~12周齡的健康雄性Wistar大鼠260只,皮下注射異丙腎上腺素(Isoproterenol,ISO)制作急性心肌梗死模型,隨機分為5組:ISO+G-CSF動員組(n=60)、ISO+生理鹽水(Normal Saline,NS)組(n=60)、正常+G-CSF動員組(n

4、=60)、急性心梗對照組(n=60)及正常對照組(n=20)。測定心梗前后血清乳酸脫氫酶-1和肌酸磷酸激酶同工酶含量。制作模型24h、48h及2周后分別檢測血流動力學指標、心功能參數;然后處死大鼠,病理切片觀察細胞形態(tài)特征、細胞排列方向以及心肌纖維化改變、對缺血心肌基本結構保護情況等;病理改變程度分級;采用計算機圖像處理系統(tǒng)自動計算每只大鼠該層心室肌梗死總面積、心室肌瘢痕總面積占心室肌的百分比;免疫組織化學SABC法分別檢測心肌CD34

5、陽性細胞、BrdU陽性細胞、VIII因子表達、心肌梗死區(qū)域VEGF(vascular endothelial growth factor)及其受體表達情況。最后統(tǒng)計大鼠死亡率。
　　結果:(1)制模后24h,ISO+G-CSF動員組、ISO+NS組、急性心梗對照組血清心肌酶含量均明顯比正常對照組升高(P<0.05);ISO+G-CSF動員組血清心肌酶含量均比ISO+NS組、急性心梗對照組降低,但無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。(2)

6、ISO+動員組大鼠在各時間段,其SBP、DBP、LVSP、LV±dp/dtmax均高于ISO+NS組、急性心梗對照組(P<0.05),且隨時間不斷升高;其LVEDP均明顯低于ISO+NS組、急性心梗對照組(P<0.01),且隨時間不斷降低。(3) ISO+動員組大鼠心肌壞死程度明顯較ISO+NS組、急性心梗對照組輕,可見成堆或散在分布的淋巴細胞樣細胞,其胞核與浸潤的單個核細胞的胞核相似,但較大而圓,位于細胞中央,胞漿較少而深染,部分細胞

7、間胞漿融合,免疫組化檢測呈CD34陽性。ISO+NS組與急性心梗對照組的心肌損傷明顯,病理損傷分級明顯高于ISO+動員組(P<0.01)。制模后2周,ISO+動員組膠原纖維融合現象少,組織結構排列基本處于有序狀態(tài)。(4)ISO+動員組大鼠,24h、48h時心室肌梗死總面積占心室肌總面積的百分比為25.17％±2.18%、29.42%±2.33%,明顯低于ISO+NS組與急性心梗對照組(P<0.05);2周時心室肌瘢痕總面積占心室肌總面積

8、的百分比為30.93%±2.03%,明顯低于ISO+NS組與急性心梗對照組(P<0.05)。(5)ISO+動員組大鼠24h心肌組織中可見CD34染色陽性細胞,證明骨髓來源的干細胞遷移入心肌組織;其它組均未見CD34陽性細胞。(6)ISO+動員組24h、48h心肌組織中均可見BrdU染色陽性細胞,證明心肌組織中存在細胞增殖現象。(7)動員治療2周后,ISO+動員組心肌組織中微血管密度明顯高于其它各組(P均<0.01);隨著動員治療后時間延

9、長(2周),微血管新生密度增加(P<0.05)。而在24h、48h兩個時間點,ISO+動員組大鼠梗死灶微血管密度與ISO+NS組、急性心梗對照組之間均無明顯差別(P均>0.05)。(8)動員治療24h、48h和2周后,ISO+動員組大鼠心肌梗死區(qū)域VEGF及其受體的表達量均明顯高于ISO+NS組、急性心梗對照組及正常對照組(P<0.05)。ISO+動員組大鼠心肌梗死區(qū)域VEGF及其受體的表達量在24h、48h、2周中呈相對增高的趨勢。(

10、9)ISO+G-CSF動員組大鼠的死亡率明顯低于ISO+NS組、急性心梗對照組(P<0.05)。
　　結論:(1)本研究通過皮下注射異丙腎上腺素成功建立了Wistar大鼠急性心肌梗死模型。(2)大鼠急性心肌梗死發(fā)生后,在粒細胞集落刺激因子動員下,骨髓干細胞能向心肌梗死灶遷移、存活增殖,并可向心肌細胞分化,使心肌再生。(3)骨髓干細胞動員治療的方法在大鼠急性心肌梗死模型中,能通過動員內皮干細胞,有效促進微血管形成;還通過上調VEGF