经冠状动脉移植自体骨髓单个核细胞和间充质干细胞对急性心肌梗死模型心功能的改善

目的:为保护濒死心肌提供机会窗口,对比观察经冠脉移植自体骨髓单个核细胞或间充质干细胞后,实验性急性心肌梗死动物心功能变化及心肌组织核转录因子кB、心肌细胞凋亡情况。方法:实验于2005-03/2006-11在河北省人民医院实验中心完成。选用24只雄性冀中白猪,随机数字表法分为4组:正常对照组、模型组、单个核细胞组、间充质干细胞组,6只/组。①24只猪均以盐酸氯胺酮200mg臀部肌肉注射麻醉后,分别于各自右侧股骨抽取骨髓20mL,采用Fercoll法分离获得骨髓单个核细胞,加入胶体金溶液,培养12～16h待用。分离过程中取出含有骨髓单个核细胞成分的细胞层,常规培养传代,每3d换液1次,贴壁生长细胞即为骨髓间充质干细胞,加入胶体金溶液,培养24h待用。②除正常对照组外,其余各组均经导管球囊封闭第一对角支以远的前降支,复制猪急性心肌梗死模型。单个核细胞组、间充质干细胞组均于造模后立即开通前降支,分别经球囊注入预先分离的骨髓单个核细胞6×108个、间充质干细胞6×108个。模型组造模后于梗死1h开通前降支,经球囊注入磷酸盐缓冲液10mL。③各组分别于术前及术后4周经心脏超声检测心功能,取材行病理学检查、心肌组织核转录因子кB的免疫组织化学检测及心肌细胞凋亡检测。结果:24只雄性白猪均进入结果分析。①心功能变化:术前各组左心室收缩末内径、左心室舒张末内径、左心室射血分数、短轴缩短率基本相似。移植术后4周,正常对照组、单个核细胞组、间充质干细胞组左心室舒张末内径均明显低于模型组(F=4.68,P=0.01),左心室射血分数及短轴缩短率均明显高于模型组(F=5.14,P=0.01;F=3.32,P=0.04),各组左心室收缩末内径差异无显著性意义(F=1.64,P=0.21)。②心肌组织病理学改变:电镜下单个核细胞组、间充质干细胞组在梗死边缘区可见有胶体金颗粒的不成熟的心肌细胞,胞质中散在肌丝结构,肌丝排列紊乱不规则。③心肌组织核转录因子кB阳性率表达:与模型组比较,单个核细胞组、间充质干细胞组的梗死边缘区核转录因子кB阳性率明显降低(F=25.59,P=0.0001);正常心肌区核转录因子кB阳性率亦明显降低(F=18.20,P=0.0001)。④心肌细胞凋亡检测结果:与模型组比较,单个核细胞组、间充质干细胞组在心肌梗死区细胞凋亡率均明显降低(F=6.63,P=0.0027),梗死边缘区细胞凋亡率亦明显降低(F=36.07,P=0.0001)。正常心肌区单个核细胞组细胞凋亡率与模型组基本相似(F=9.69,P=0.004),但间充质干细胞组有所降低。⑤心功能与心肌细胞凋亡及心肌组织NF-кB的相关性:急性心肌梗死4周时,左心室射血分数与心肌细胞凋亡、心肌组织核转录因子кB均呈负相关(r=0.613,P=0.001;r=-0.437,P=0.033)。心肌细胞凋亡与心肌组织核转录因子кB呈正相关(r=0.672,P=0.002)。结论:经冠脉移植骨髓单个核细胞和间充质干细胞均可改善实验性急性心肌梗死动物的心功能,与梗死边缘区核转录因子кB表达降低及心肌细胞凋亡减少有关。骨髓单个核细胞移植的促血管增生作用优于间充质干细胞移植。     

不同种类自体骨髓干细胞移植对梗死心肌左室重构的效果比较

背景:骨髓干细胞移植可改善心功能、预防心室重构,目前用于移植的成体骨髓干细胞有骨髓单个核细胞、骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞等,不同种类的骨髓干细胞移植后的效果及具体机制尚不清楚。目的:比较自体骨髓单个核细胞、骨髓间充质干细胞冠状动脉移植对急性心肌梗死后心室重构的影响。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-03/2006-12在河北省人民医院临床研究中心、河北医科大学电镜室及大连宝生物进行。(basic fibroblast growth factor,bFGF)材料:36只冀中白猪随机分为4组:假手术组6只、模型组10只、骨髓单个核细胞组10只、骨髓间充质干细胞组10只。方法:采用梯度密度离心法分离培养猪自体骨髓单个核细胞,以贴壁法分离培养猪自体骨髓间充质干细胞,移植前均行胶体金标记。除假手术组外,其余3组均以球囊导管压迫冠状动脉前降支的方法建立猪急性心肌梗死模型。造模后90min,经导管由冠状动脉腔内骨髓单个核细胞组移植自体骨髓单个核细胞(6.0±1.3)×107个,骨髓间充质干细胞组移植自体骨髓间充质干细胞(4.5±2.1)×107个,培养28d。主要观察指标:光镜及电镜观察心肌组织病理学改变;超声检查心功能变化;免疫组织化学检测心肌血管数、心肌细胞凋亡、心肌组织核因子κB及肌钙蛋白I阳性表达情况,及其与心功能的关系;RT-PCR法检测心肌血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)mRNA的表达,及其与心功能的关系。结果:①骨髓间充质干细胞组在梗死区、梗死边缘区均可见大量血管增生,冠脉血管周围可见异常细胞团生长,骨髓单个核细胞组有较多的毛细血管"芽生"现象。②细胞移植前各组心功能指标基本相似(F=1.550,P>0.05)。移植后28d与模型组比较,其余3组左心室射血分数均明显降低(F=5.30,P<0.05)。③与模型组比较,骨髓单个核细胞组梗死区及梗死边缘区的血管数明显增加(F=29.56～34.87,P<0.01),骨髓间充质干细胞组无变化;移植细胞两组的梗死区、梗死边缘区心肌细胞凋亡率均显著降低(F=14.31～35.34,P<0.01),肌钙蛋白I阳性率均明显升高(F=19.05,P<0.01);梗死边缘区核因子кB阳性率均明显降低(F=19.05,P<0.01)。④骨髓单个核细胞组梗死边缘区VEGF基因的表达显著高于模型组、骨髓间充质干细胞组(F=49.41,P<0.01)。骨髓间充质干细胞组梗死边缘区bFGF基因的表达显著高于模型组、骨髓单个核细胞组(F=4.71,P<0.01)。⑤左室射血分数与心肌细胞凋亡率、心肌核因子κB呈负相关(r=-0.4411,P<0.05;r=-0.5796,P<0.01);与血管数、VEGF及bFGF表达呈正相关(r=0.775,P<0.01;r=0.5651,P<0.05;r=0.5735,P<0.05)。结论:经冠脉自体骨髓单个核细胞或骨髓间充质干细胞移植均可减轻心肌梗死后左心室重构,心功能的改善与干细胞移植后增加心肌血管数量及心肌VEGF,bFGF表达、减少心肌细胞凋亡及核因子κB水平有关。骨髓单个核细胞移植促心肌血管增生及VEGF的表达均优于骨髓间充质干细胞,而后者促bFGF基因表达的作用优于前者。     

经冠脉自体骨髓干细胞移植改善左室重构机制的研究

目的研究自体骨髓单个核细胞(BM-MNC)和间充质干细胞(MSCs)移植对急性心肌梗死(AMI)后心室重构的影响,探讨不同干细胞移植对心室重构影响的机理。方法以小型猪为研究对象,通过球囊导管压迫冠状动脉前降支的方法,建立小型猪AMI动物模型。在AMI 90 min时,经冠状动脉腔内进行自体BM-MNC和MSCs移植。于术前及干细胞移植后28 d,观察心功能、心肌微血管计数、心肌核因子_KB、心肌细胞凋亡、心肌血管内皮生长因子(VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的mRNA表达。与心功能进行相关性分析。结果(1)术后28 d,BM-MNC组、MSCs组EDD均明显低于AMI模型组(P=0.005),EF明显高于模型组(P=0.0001;P=0.0017)。(2)BM-MNC移植组血管数比梗死组及MSCs组增加(梗死区P=0.000 1,边缘区P=0.000 1)。(3)BM-MNC组及MSCs组心肌细胞凋亡率比梗死模型组减少(梗死区P=0.000 1,梗死边缘区P= 0.000 1,正常区P=0.005 2)。(4)BM-MNC组及MSCs组NF-_KB阳性率比单纯AMI模型组显著降低(P=0.001)。(5)梗死模型组、BM-MNC组以及MSCs组的梗死区及梗死边缘区的VEGF基因表达量与正常对照组的相比增加(梗死区P=0.0001;梗死边缘区P=0.000 1)。BM-MNC及MSCs移植组,心肌梗死区的bFGF基因表达量比梗死模型组及正常对照组均显著增加(P=0.000 1)。LVEF与心肌细胞凋亡呈负相关(r=-0.441 1,P= 0.027 3),与心肌NF-_KB负相关(r=-0.579 6,P=0.000 6);与梗死区、边缘区血管数正相关(r=0.775 0,P=0.000 3);与VEGF表达正相关(r= 0.565 1,P=0.018 1);与bFGF表达正相关(r=0.573 5,P=0.016 1)。结论经冠脉自体BM-MNC及MSCs移植均可减轻心肌梗死后左心室重构,改善急性心肌梗死后心功能,增加心肌血管数量,增加梗死区及梗死边缘区VEGF及bFGF表达,减少心肌细胞凋亡。心功能的改善与干细胞移植后增加心肌血管数量、增加心肌VEGF及bFGF表达、减少心肌细胞凋亡以及减少心肌组织NF-_KB水平有关。