血管内皮生长因子基因转染骨髓间充质干细胞同种异体移植治疗大鼠急性心肌梗死

目的探讨同种异体血管内皮生长因子(VEGF)基因转染的骨髓间充质干细胞(MSCs)在大鼠梗死心脏局部存活、分化及对心功能的影响;明确同种异体干细胞及VEGF基因转染干细胞移植治疗急性心肌梗死(AMI)的可行性及效果。方法雄性SD大鼠30只,随机分为单纯注射培养基对照组、MSCs治疗组及VEGF基因转染MSCs治疗组。分离纯化雄性Wistar大鼠骨髓间充质干细胞(rMSCs),于左冠状动脉前降支结扎1h后植入到SD大鼠心组织,移植4周后检测心功能并取心脏行组织染色检查。结果异体大鼠MSCs可在梗死心组织定居、生存;免疫组化检测MSCs转化为心肌细胞及血管内皮细胞;与对照组比较VEGF基因转染异体细胞移植组左室射血分数升高(P<0.05),梗死边缘区心肌面毛细血管数目明显增加(P<0.05)。结论同种异体VEGF基因转染MSCs移植治疗AMI可行、有效。     

骨髓间充质干细胞自体移植治疗阿霉素心肌病

目的:探讨骨髓间充质干细胞(MSCs)自体移植入兔阿霉素(ADR)心肌病心肌后的微环境依赖性分化及对心功能的影响。方法:日本大耳白兔随机分为:心肌病自体细胞移植组(n=10),心肌病对照组(n=8)及假手术组(n=6)。将自体MSCs和同体积的培养基分别移植入前两组动物心肌内,假手术组仅作开胸术而无移植。术后4周行心功能及组织学检测。结果:与假手术组相比,心肌病组的心功能明显降低;与心肌病对照组相比,自体移植组的心功能有显著改善,并在移植部位发现移植细胞有心肌肌钙蛋白T的表达。结论:MSCs移植入ADR心肌病的心肌组织中后,可在其微环境中存活并分化为心肌样细胞,并显著改善左室功能。     

骨髓间充质干细胞移植治疗小型猪急性心肌梗死模型的作用研究

 观察骨髓间充质干细胞（MSCs）移植后对梗死心脏模型的治疗作用,以及3个月后移植细胞在梗死心肌内存活转化的情况。方法：20只中华小型猪建立急性心肌梗死模型后随机数字表法分为3个组,每组6只：即单纯建立心肌梗死模型组、生理盐水对照组（心肌梗死后,以生理盐水代替干细胞注射）及MSCs移植组（心肌梗死后进行MSCs移植）。手术操作3个月后,检测各组心脏的功能,用免疫荧光显微镜观察MSCs的存活及转化情况。结果：MSCs移植组与生理盐水对照组相比,心脏射血分数（EF%）明显改善[分别为(50.2±5.3)%和(58.9±1.5)%,P<0.01];心脏灌注缺损百分数（MDP%）显著减少[分别为(1.95±0.22)%和(-1.75±0.19)%,P<0.05]。免疫荧光及组织化学结果证实,MSCs移植3个月后仍然存活,并且部分实验显示,具有分化为心肌细胞及血管内皮细胞的迹象。结论：通过直接注射法将MSCs移植入心肌梗死模型后,在体内可存活达3个月,并能部分转化为心肌细胞和血管内皮细胞。同种异性MSCs移植后,能明显改善中华小型猪梗死模型心脏的功能。     

经皮球囊封堵冠状动脉法制备小型猪心肌梗死模型及评价

目的: 探讨球囊封堵法建立小型猪心肌梗死模型的可行性,以及骨髓间充质干细胞(MSCs)移植治疗心肌梗死疗效初探。方法: 选用小型藏猪20只,麻醉后经股动脉置入经皮腔内冠状动脉成形术(percutaneous transluminal coronary angioplasty, PTCA)球囊至左前降支中远段,完全堵闭血流90 min,行心电图、心脏超声心动图、心肌核素显像、心脏核磁共振及病理检查。随机分2组:MSCs移植组,OTW球囊将MSCs移植到梗死心肌处;生理盐水组,注入等量生理盐水。观察2组的左室射血分数(LVEF)和短轴缩短率(FS)、左室舒张末期内径(EDV)和左室收缩末期内径(ESV)的变化。结果: 20只猪均完成冠脉造影,造模成功10只,,死亡10只,成功率50%。与造模之前比, LVEF、FS显著下降(P<0.05),EDV、ESV显著延长。8周后,MSCs移植组均较移植前好转(P<0.05, P<0.01),而生理盐水组亦有所改善,但无显著差异;MSCs移植组的LVEF和FS较生理盐水组明显增加(P<0.05,P<0.01),MSCs移植组的EDV和ESV较生理盐水组明显缩少(P<0.05,P<0.01)。结论: 球囊封堵法可成功建立小型猪心肌梗死模型,并且适合行骨髓干细胞移植的研究,但须特别注意预防心室纤颤的发生。MSCs移植可明显改善小型猪梗死心肌的功能。     

同种异体骨髓间充质干细胞移植上调急性心肌梗死大鼠Cx43的表达

目的研究同种异体骨髓间充质干细胞(MSCs)移植心肌梗死(MI)大鼠后缝隙连接蛋白43(Cx43)在不同时期的动态变化。方法建立大鼠MI模型。将同种异体MSCs用5-氮胞苷诱导成心肌样细胞并行荧光标记,经二次开胸注射入MI大鼠梗死区和梗死边缘区。各亚组分别于移植后4、8和12周在荧光显微镜下跟踪MSCs移植情况。同时用免疫组化分析Cx43表达与缝隙连接(GJ)分布。结果MSCs体外诱导可分化为自发搏动的心肌样细胞,表达心肌特异性肌钙蛋白T(cTnT)和形成肌丝结构。MSCs移植后可长期存活并在4、8和12周,并有效上调缺血区Cx43的表达,改善GJ分布紊乱状态。在梗死区Cx43无特殊改变。结论MSCs具有分化为心肌样细胞的可塑性,移植后上调MI后缺血区Cx43表达,改善GJ分布紊乱。     

骨髓间充质干细胞分化为血管内皮细胞的实验研究

目的 :探讨骨髓间充质干细胞 (MSCs)自体移植后在扩张型心肌病(DCM)微环境中分化为血管内皮细胞的可行性。方法 :以日本大耳白兔为研究对象 ,分离培养扩增MSCs,盐酸阿霉素耳缘静脉注射复制兔DCM模型 ,将 5溴脱氧尿嘧啶 (BrdU)标记的MSCs移植到DCM心肌内 ,4周后观察移植细胞的增殖分化情况。结果 :细胞移植 4周后 ,实验组心肌内有BrdU标记的阳性细胞 ,有一部分参与组成新生血管 ,对照组中没有发现 ,且实验组毛细血管密度大于对照组 ,差异具有显著性 (P<0 .0 1)。结论 :MSCs自体移植到扩张型心肌病后可以分化为血管内皮细胞。     

间充质干细胞治疗心肌梗死的研究进展

急性心肌梗死(AMI)是由冠状动脉闭塞引起的缺血性心肌坏死，无法通过心肌细胞再生进行自我修复，坏死心肌被纤维瘢痕替代，引发心室重塑，最终导致心力衰竭。诸多临床前和临床研究证实间充质干细胞(MSCs)移植治疗AMI的安全性和有效性。MSCs由多向分化潜能、能够调节氧化应激、分泌多种细胞因子和生长因子的异质性细胞组成，在移植过程中通过转分化、细胞融合和旁分泌等途径发挥其免疫调节、血管生成、抗炎和抗凋亡等作用。迄今已有多种移植途径输注MSCs,包括心肌内注射、经冠状动脉内注射、经静脉注射等。此外，移植的细胞剂量、时机等均是影响MSCs治疗效果的重要因素。然而，MSCs移植后在梗死心肌中的滞留率和存活率均很低，进而限制其进一步发挥作用，也是导致其向临床转化应用的重要瓶颈和障碍。针对上述问题，近年来诸多研究提出新理念、新策略、新技术和新方法，如细胞预处理、优化梗死局部微环境、联合基因治疗或组织工程技术、外泌体输注、靶向移植干细胞及其外泌体等，显著提高了MSCs的移植效率和治疗效果，为干细胞修复梗死心肌的研究和转化揭开新的篇章。本文对近年来MSCs修复梗死心肌的进展做一综述。     

移植转染ADM或HGF基因的骨髓间充质干细胞治疗大鼠心肌梗死

目的探讨移植转染两种不同基因的骨髓间充质干细胞移植治疗大鼠心肌梗死的作用。方法分离、扩增培养大鼠骨髓间充质干细胞;ELISA检测细胞上清液ADM或HGF的含量;制备大鼠心肌梗死模型,心肌局部注射移植经DAPI标记的MSCs;多普勒超声检测大鼠心功能;荧光显微镜观察细胞存活及分布;免疫组化检测新生血管密度及移植细胞在心梗区的分化。结果转染Ad-ADM或Ad-HGF后,MSCs可有效表达ADM或HGF;与单纯MSCs组相比,两基因组细胞均表达TNI,均有connexin 43的表达增加(P<0.05),心梗区新生血管密度增高(P<0.01),左室射血分数(EF)增加(P<0.01);两组间各指标无差别。结论不同基因修饰的MSCs移植均可增强单纯MSCs对心肌梗死大鼠的治疗作用。     

血红素氧合酶-1对移植入急性梗死区心肌骨髓间充质干细胞的保护作用

目的:观察血红素氧合酶-1(HO-1)体内外对缺血环境下骨髓间充质干细胞(MSCs)的保护作用及梗死后心脏血流动力学的影响。方法:取大鼠骨髓,体外分离扩增培养MSCs;HO-1腺病毒转染MSCs,荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白(GFP)的表达;流式细胞仪检测无氧无血清条件培养的HO-1-MSCs、MSCs的凋亡率。建立心梗模型,分别将DAPI-HO-1-MSCs、DAPI-MSCs多点注射到大鼠心脏梗死区周边,对照组注射等量PBS,比较各组MSCs存活率;4周后测定血流动力学指标。结果:HO-1转染的MSCs可稳定高效地表达GFP;在无氧无血清条件下,HO-1-MSCs的凋亡率显著低于MSCs(P<0.01);细胞移植到梗死后心肌,HO-1-MSCs组存活MSCs计数在第7天明显高于MSCs组(P<0.05),且血流动力学各项指标较MSCs组明显改善(P<0.05)。结论:HO-1可在体内、体外实验中提高缺血环境下MSCs的存活率,并改善心肌梗死后血流动力学和心功能,为优化干细胞治疗提供了新思路。     

通心络、卡维地洛、缬沙坦对兔急性心肌梗死晚期再灌注微血管内皮功能及完整性保护作用的对比

 目的：探讨通心络、卡维地洛、缬沙坦对兔急性心肌梗死（AMI）晚期再灌注微血管内皮功能及完整性的保护作用。 方法:选用大耳白兔48只，随机分成以下6组：假手术组、缺血（即AMI）再灌注(I-R)对照组以及通心络、卡维地洛、缬沙坦和抵克力得+阿斯匹林防治组，每组8只。各组灌药3 d后行冠状动脉结扎2 h，再松解2 h。分别测定AMI前、后和再灌注后血一氧化氮(NO)、内皮素（ET）含量，测定再灌注后血循环内皮细胞数（CEC）、梗死面积和心肌灶性出血发生率。结果:①AMI前，通心络组的NO₂^-/NO₃^-显著高于其它各组（均P<0.01），而ET则均无显著差异。AMI后和再灌注后2 h，各组NO₂^-/NO₃^-比AMI前均显著降低（P<0.05,P<0.01），ET均显著增高（P<0.05,P<0.01）；但与I-R组相比，NO₂^-/NO₃^-在通心络组仍显著为高（均P<0.01），且均显著高于其它治疗组（P<0.05,P<0.01）；而ET在通心络和缬沙坦组均显著为低（P<0.05,P<0.01），但比其它治疗组均无显著差异。②I-R组的CEC计数比假手术组显著增高（均P<0.01）；但与I-R组相比，CEC计数在通心络组显著降低（P<0.05），在抵克力得组则显著升高（P<0.05）。③I-R组的 MI面积为24.9%，各治疗组均显著低于I-R组（均P<0.01）。④心肌灶性出血发生率I-R组为62.5%，在通心络和缬沙坦组则显著隆至12.5%和25%（P<0.05,P<0.01）。⑤AMI再灌注后2 h，血NO₂^-/NO₃^-和ET水平分别与MI面积呈显著负相关和正相关（NO₂^-/NO₃^-：r=-0.884,P<0.01；ET:r=0.946，P<0.01）。 结论:① 兔AMI晚期再灌注时，心肌微血管内皮功能及完整性明显受损，伴MI面积增大和心肌灶性出血增加；② 通心络和缬沙坦一样对AMI晚期再灌注时心肌微血管内皮功能及完整性有明显的保护作用，通心络作用可能更优，值得进一步研究。     

Tissue transglutaminase is essential for integrin-mediated survival of bone marrow-derived mesenchymal stem cells

Autologous mesenchymal stem cell (MSC) transplantation therapy for repair of myocardial injury has inherent limitations due to the poor viability of the stem cells after cell transplantation. Adhesion is a prerequisite for cell survival and also a key factor for the differentiation of MSCs. As a novel prosurvival modification strategy, we genetically engineered MSCs to overexpress tissue transglutaminase (tTG), with intention to enhance adhesion and ultimately cell survival after implantation. tTG-transfected MSCs (tTG-MSCs) showed a 2.7-fold and greater than a twofold increase of tTG expression and surface tTG activity, respectively, leading to a 20% increased adhesion of MSCs on fibronectin (Fn). Spreading and migration of tTG-MSCs were increased 4.75% and 2.52%, respectively. Adhesion of tTG-MSCs on cardiogel, a cardiac fibroblast-derived three-dimensional matrix, showed a 33.1% increase. Downregulation of tTG by transfection of small interfering RNA specific to the tTG resulted in markedly decreased adhesion and spread of MSCs on Fn or cardiogel. tTG-MSCs on Fn significantly increased phosphorylation of focal adhesion related kinases FAK, Src, and PI3K. tTG-MSCs showed significant retention in infarcted myocardium by forming a focal adhesion complex and developed into cardiac myocyte-like cells by the expression of cardiac-specific proteins. Transplantation of 1 x 10(6) MSCs transduced with tTG into the ischemic rat myocardium restored normalized systolic and diastolic cardiac function. tTG-MSCs further restored cardiac function of infarcted myocardium as compared with MSC transplantation alone. These findings suggested that tTG may play an important role in integrin-mediated adhesion of MSCs in implanted tissues. Disclosure of potential conflicts of interest is found at the end of this article.     

抑制组蛋白乙酰化酶活性对心肌微环境中间充质干细胞向心肌细胞分化的影响

目的 通过检测移植经干扰乙酰化作用基因Gen5表达重组质粒ZJ3转染间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)的Wistar大鼠心肌组织内乙酰化酶活性及乙酰化作用基因Gen5、心肌发育基因GATA4的表达量,探讨体内心肌微环境下乙酰化修饰在干细胞特化心肌样细胞转录调控中的作用.方法 提取干扰组蛋白乙酰化酶Gcn5表达重组质粒ZJ3,经脂质体包载转染MSCs24h后移植至Wistar大鼠心肌组织内,2w后检测移植区域心肌组织内乙酰化酶活性及乙酰化作用基因Gcn5、心肌发育基因GATA4的表达量.结果 实验组心肌组织乙酰化酶活性较正常对照组、阴性对照组及试剂对照组均有显著性降低;实验组心肌组织内Gen5及GATA4表达量较正常对照组、阴性对照组及试剂对照组均有明显减弱.结论 相关特异性基因的检测结果显示封阻干细胞染色质组蛋白乙酰化修饰后,在体内心肌微环境诱导下亦可以抑制干细胞特化心肌细胞转录过程,这为进一步研究组蛋白末端乙酰化修饰与干细胞分化调节机制奠定了实验室基础.     

兔骨髓间充质干细胞来源的心肌(样)细胞的诱导分化研究

目的体外诱导骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)向肌源性细胞分化,探索诱导后的MSCs移植于心肌梗死区的存活和分化情况。方法提取、分离、培养兔的MSCs。经5-氮胞苷诱导后,进行免疫组化,电镜观察。4',6二乙酞基-2-苯基吲哚(DAPI)标记MSCs,建立兔心肌梗死模型。实验动物随机分两组:实验组(n=10)在心梗区域注入经诱导后的MSCs;对照组(n=10)在心梗区域注入不含MSCs的培养液。移植4周后,进行病理标本观察和免疫组化检测。结果5-氮胞苷诱导MSCs4周,部分细胞表达肌钙蛋白T(troponin T),电镜观察到肌丝形成。MSCs在体外用DAPI标记,用荧光显微镜观察细胞发蓝色荧光。移植4周后,在实验组中用荧光显微镜观察可见梗死区组织标本中可见DAPI标记带蓝色荧光的供体细胞核,移植细胞表达troponin T。结论MSCs经5-氮胞苷诱导后可向心肌细胞转化。移植细胞可在心肌存活,并向心肌细胞(样)转化。     

Impact of myocardial infarct proteins and oscillating pressure on the differentiation of mesenchymal stem cells: effect of acute myocardial infarction on stem cell differentiation

Stem cell transplantation in acute myocardial infarction (AMI) has emerged as a promising therapeutic option. We evaluated the impact of AMI on mesenchymal stem cell (MSC) differentiation into cardiomyocyte lineage. Cord blood-derived human MSCs were exposed to in vitro conditions simulating in vivo environments of the beating heart with acute ischemia, as follows: (a) myocardial proteins or serum obtained from sham-operated rats, and (b) myocardial proteins or serum from AMI rats, with or without application of oscillating pressure. Expression of cardiac-specific markers on MSCs was greatly induced by the infarcted myocardial proteins, compared with the normal proteins. It was also induced by application of oscillating pressure to MSCs. Treatment of MSCs with infarcted myocardial proteins and oscillating pressure greatly augmented expression of cardiac-specific genes. Such expression was blocked by inhibitor of transforming growth factor beta(1) (TGF-beta(1)) or bone morphogenetic protein-2 (BMP-2). In vitro cellular and electrophysiologic experiments showed that these differentiated MSCs expressing cardiomyocyte-specific markers were able to make a coupling with cardiomyocytes but not to selfbeat. The pathophysiologic significance of in vitro results was confirmed using the rat AMI model. The protein amount of TGF-beta(1) and BMP-2 in myocardium of AMI was significantly higher than that in normal myocardium. When MSCs were transplanted to the heart and analyzed 8 weeks later, they expressed cardiomyocyte-specific markers, leading to improved cardiac function. These in vitro and in vivo results suggest that infarct-related biological and physical factors in AMI induce commitment of MSCs to cardiomyocyte-like cells through TGF-beta/BMP-2 pathways.     

同种异体脂肪组织源性间质干细胞移植治疗大鼠急性心肌梗死

目的：建立体外分离扩增脂肪组织源性间质干细胞方法，并探讨同种异体脂肪干细胞移植治疗大鼠心肌梗死的效果及可行性。方法: 18只雄性SD大鼠随机分为假手术组、急性心肌梗死对照组（AMI组）及AMI+细胞移植组。分离大鼠腹部脂肪组织干细胞，体外扩增，BrdU标记后于结扎左冠状动脉前降支后1h移植入梗死心肌，移植后4周进行血流动力学检测心功能并取出心脏进行病理切片观察和免疫组织化学染色检测移植细胞在梗死心脏中的定居、存活情况。结果: 大鼠腹部脂肪组织可分离培养出大量间质干细胞。细胞移植治疗组左心室收缩压高于AMI对照组（P＜0.01），舒张末压显著降低（P＜0.01），左心室内压最大上升、下降速率明显加快（P＜0.05）；病理组织切片显示梗死边缘区心肌面毛细血管计数明显增加，梗死区心肌组织内及毛细血管壁中均可见移植标记细胞。结论: 脂肪组织可作为干细胞又一新的来源，同种异体脂肪干细胞移植治疗AMI有效、可行。     

骨髓间质干细胞在扩张型心肌病微环境中的分化研究

目的：探讨骨髓间质干细胞（MSCs）自体移植后在扩张型心肌病（DCM）微环境中分化为心肌细胞和血管内皮细胞的可行性。 方法： 用健康日本大耳白兔分离培养MSCs，盐酸阿霉素耳缘静脉注射复制兔DCM模型，将5溴脱氧尿嘧啶(BrdU)标记的MSCs移植到扩张型心肌病心肌内,4周后观察移植细胞的增殖分化情况。 结果： 细胞移植4周后，可以在实验组心肌内找到BrdU标记的阳性细胞，且一部分表现为心肌特异性肌钙蛋白T（troponin T）染色阳性，一部分Ⅷ因子相关抗原染色阳性并参与形成新生血管，对照组中没有发现。 结论： MSCs自体移植到扩张型心肌病后可以分化为心肌细胞和血管内皮细胞。     

Enhancement of MSC adhesion and therapeutic efficiency in ischemic heart using lentivirus delivery with periostin

Many approaches have shown beneficial effects of modified mesenchymal stem cells (MSCs) for treatment of infarcted myocardium, but have primarily focused on enhancing the survival of transplanted MSCs. Here, we show the dual benefits of periostin-overexpressing MSCs (p-MSCs) for infarcted myocardium. P-MSCs led to the marked histological and functional recovery of infarcted myocardium by enhancing survival of MSCs and directly preventing apoptosis of cardiomyocytes. Survival of p-MSCs themselves and cardiomyocytes co-cultured with p-MSCs or treated with the conditioned media from p-MSCs was significantly increased under hypoxic conditions. Decreases in adhesion-related integrins were reversed in cardiomyocytes co-cultured with p-MSCs, followed by increases in p-PI3K and Akt, indicating that periostin activates the PI3K pathway through adhesion-related integrins. When p-MSCs were injected into myocardial infarcted rats, histological pathology and cardiac function were significantly improved compared to MSC-injected controls. Thus, periostin might be a new target of therapeutic treatments using MSCs as carriers for infarcted myocardium.