骨髓基质干细胞移植对正常和心肌梗死大鼠心电图及心功能的影响

目的:骨髓基质干细胞移植到心肌梗死的瘢痕心肌组织中可以改善心功能,但以心电图为观察指标的研究不多。实验观察骨髓基质干细胞移植对正常和心肌梗死大鼠心电图及心功能的影响。方法:实验于2004-01/2005-03在哈尔滨医科大学完成。①实验动物:选取4周龄雄性Wistar大鼠80只,随机数字表法分为梗死移植组、正常移植组、梗死非移植组、正常非移植组,20只/组。另选取7d龄Wistar雄鼠30只作为骨髓基质干细胞的来源。②实验方法:采用密度梯度离心法获取鼠骨髓基质干细胞,配成1×109L-1的细胞悬液,使用5-氮胞苷体外诱导培养3～4周,移植前24～48h行Brdu标记。取载有细胞的盖玻片,测定钙释放时将20mmol/L的caffeine快速加在细胞表面。梗死移植组、梗死非移植组大鼠建立心肌梗死模型。造模4周后,梗死移植组将0.25mL诱导的骨髓基质干细胞悬液注射至大鼠心肌梗死后的瘢痕组织,正常移植组同法将骨髓基质干细胞悬液注射至正常心肌组织,梗死非移植组、正常非移植组注射等量不含骨髓基质干细胞的培养液基质。③实验评估:观察骨髓基质干细胞的诱导分化情况及其植入后在瘢痕心肌组织中的生存状态。测定细胞内钙离子浓度。记录术前、冠脉结扎后即刻/细胞移植即刻、术后4周的心电图变化。检测术后4周的超声和血流动力学指标变化。结果:80只大鼠均进入结果分析。①骨髓基质干细胞的诱导分化及其植入后的生存状态:5-氮胞苷诱导3周后,骨髓基质干细胞表达肌钙蛋白Ⅰ和肌凝蛋白重链,细胞内有丰富的肌丝和Z线,细胞器较多。植入4周后在心肌瘢痕组织中分化为心肌细胞。②细胞内钙离子浓度:两组细胞在caffeine刺激下钙离子的释放均呈波峰状,但诱导组应用caffeine后钙离子浓度降低且低于基础状态,钙释放受到抑制,未诱导组不受影响。③心电图观察:与术前比较,梗死移植组QRS波变窄,R波降支出现正常顿挫波,未见显著心律失常。④超声检测及血流动力学分析:术后4周,与梗死非移植组比较,梗死移植组左室收缩末压、左室射血分数和压力变化速率最大值均显著升高(P<0.05或0.01)。结论:骨髓基质干细胞体外诱导后能分化为心肌样细胞,植入到瘢痕心肌组织中生存、增殖良好,可改善心电图及心肌弹性,从而改善心肌梗死大鼠的心功能。

Influence of mesenchymal stem cell transplantation on the electrocardiogram and cardiac function in normal and myocardial infarction rats