肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死

中国组织工程研究第20卷第32期2016–08–05出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchAugust5,2016Vol.20,No.32ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4831·研究原著·王巍，女，1970年生，山东省东明县人，汉族，1992年河南医科大学毕业，硕士，副主任医师，研究方向为妇幼心电图。中图分类号:R394.2文献标识码:A文章编号:2095-4344(2016)32-04831-07稿件接受：2016-06-08肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死王巍1，李肖甫1，李中健2(1郑州大学第三附属医院心电图室，河南省郑州市450052；2郑州大学第二附属医院心电图室，河南省郑州市450000)引用本文：王巍，李肖甫，李中健.肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死[J].中国组织工程研究，2016，20(32):4831-4837.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.32.018ORCID:0000-0002-4513-3726(王巍)文章快速阅读：文题释义：心肌缺血：是指心脏的血液灌注减少，导致心脏的供氧减少，心肌能量代谢不正常，不能支持心脏正常工作的一种病理状态。血压降低、主动脉供血减少、冠状动脉阻塞，可直接导致心脏供血减少；心瓣膜病、血黏度变化、心肌本身病变也会使心脏供血减少，心肌缺血对心脏和全身可能带来许多危害。目前针对这种疾病治疗主要的作用机制包括：降低心肌耗氧量，提高耐缺氧能力，清除自由基、抗氧化作用，调节血栓素A2/前列环素，调节一氧化氮细胞内皮素1、抑制肿瘤坏死因子α和白细胞介素的释放等。脐血间充质干细胞移植：移植成功最主要的障碍为移植后只有少量脐血间充质干细胞移植至心肌内并存活，因此提高脐血间充质干细胞向心肌内迁移和定植及其存活率对治疗效果具有重要意义。移植前对脐血间充质干细胞进行肿瘤坏死因子α预处理，发现肿瘤坏死因子α预处理胎儿脐血间充质干细胞移植治疗大白兔缺血性心脏病可以改善心脏功能、减少心肌梗死面积和心肌纤维化面积。摘要背景：心肌缺血损伤后，心肌细胞释放大量炎症递质作为对心肌损伤的应答，梗死及缺血区的炎症因子有助于心肌组织对损伤的修复和适应。目的：探讨肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗对心肌梗死兔心功能的效果。方法：将36只大白兔随机等分为4组，假手术组、模型组、无肿瘤坏死因子α组和肿瘤坏死因子α组，后3组建立心肌梗死模型。造模后24h，模型组、无肿瘤坏死因子α组和肿瘤坏死因子α组分别在梗死中心区及边缘注射PBS、未经肿瘤坏死因子α预处理的脐血间充质干细胞及经肿瘤坏死因子α预处理的脐血间充质干细胞。结果与结论：与模型组相比，肿瘤坏死因子α组和无肿瘤坏死因子α组兔心脏功能明显恢复，心肌梗死面积及心肌纤维化面积明显减小；且肿瘤坏死因子α组的效果优于无肿瘤坏死因子α组。表明肿瘤坏死因子α预处理胎儿脐血间充质干细胞移植能有效治疗心肌梗死。关键词：干细胞；脐血间充质干细胞；心肌梗死；心肌纤维化；左室舒张末期前后径；左室射血分数主题词：心肌缺血；脐血干细胞移植；组织工程基金资助：河南省科技厅基础科技攻关课题(122300410036)肿瘤坏死因子α预处理胎儿脐血间充质干细胞移植能有效修复梗死心肌心肌梗死兔模型肿瘤坏死因子α预处理改善心脏功能减少心肌梗死面积减少心肌纤维化面积脐血间充质干细胞王巍，等.肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死P.O.Box10002,Shenyang110180(1ElectrocardiographicRoom,ThirdAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,HenanProvince,China;2ElectrocardiographicRoom,SecondAffiliatedHospitalofZhengzhouUniversity,Zhengzhou450000,HenanProvince,China)AbstractBACKGROUND:Alargeamountofinflammatorymediatorsfrommyocardialcellsaresecretedinresponsetomyocardialinjuryaftermyocardialischemia.Moreover,inflammatorycytokinesininfarctionandischemiaregionscontributetomyocardialtissuerepairandadaptation.OBJECTIVE:Toinvestigatetheeffectoftumornecrosisfactor-α(TNF-α)pretreatmentoncardiacfunctionofmyocardialinfarctionrabbitsundergoingumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantation.METHODS:Thirty-sixwhiterabbitswereequallyrandomizedintosham,model,non-TNF-α,andTNF-αgroups.Animalmodelsofmyocardialinfarctionweremadeinthelatterthreegroups.Twenty-fourhoursaftermodeling,PBS,umbilicalcordbloodmesenchymalstemcellspretreatedwithorwithoutTNF-αwereinjectedatinfarctcenterandborder,respectively,inthemodel,TNF-αandnon-TNF-αgroups.RESULTSANDCONCLUSION:ModelrabbitsintheTNF-αandnon-TNF-αgroupsshowedbettercardiacfunctionandlowersizeofmyocardialinfarctionandfibrosisthanthoseinthemodelgroup.Comparedwiththenon-TNF-αgroup,moreover,theTNF-αgroupshowedbetteroutcomesintheseindicators.ThesefindingsindicatethatTNF-αpretreatmentcanmarkedlyimprovethetherapeuticefficacyofumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationonmyocardialinfarction.Subjectheadings:MyocardialIschemia;CordBloodStemCellTransplantation;TissueEngineeringFunding:theScientificResearchProjectofHenanProvincialScienceandTechnologyDepartment,China,No.122300410036Citethisarticle:WangW,LiXF,LiZJ.Tumornecrosisfactor-alphapretreatedumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationfortreatmentofmyocardialinfarction.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(32):4831-4837.0引言Introduction虽然随着药物和介入治疗的发展，心脏病患者的生存率有了很大提高，但心力衰竭患者的死亡率仍较高，在东亚地区心力衰竭患者的死亡率甚至高达2%-9%[1]。缺血性心脏病是心力衰竭死亡的主要原因[2]。缺血性心脏病中由于缺血缺氧导致心肌细胞不可逆的损伤和坏死，而心肌细胞本身不具备自我再生能力，进而导致的心力衰竭。缺血性心脏病最早的治疗方法为药物治疗，药物治疗对抑制心肌重构有一定效果，但无法逆转和改善缺血坏死性心脏病发展为心力衰竭的进程；随后出现的血管重建技术虽可改善缺血坏死心肌的血液供应，挽救没有坏死的心肌细胞，但对已经发生坏死的心肌起不到作用。心脏介入治疗技术可以减少血管重建率，减少血管再狭窄的发生，但也对已发生坏死的心肌细胞起不到作用，因此未来心力衰竭治疗的关键是针对心肌再生的治疗[3-4]。干细胞疗法可以修复和再生心肌细胞，是预防心力衰竭治疗的一种主要手段，在美国干细胞治疗已使1亿多人受益[5]。干细胞是具有分化能力的细胞，能够分化成某种特定的细胞，因而能够进行组织修复[6-7]。间充质干细胞是干细胞的一种，具有营养作用、多向分化潜能、促进血管形成及免疫抑制作用[8-16]，因此间充质干细胞有望成为治疗退行性疾病的有效方法[17]。胎儿脐血间充质干细胞由于取材方便，来源丰富，不断受到人们重视。动物实验结果表明，胎儿脐血间充质干细胞对病变心肌有修复和再生作用，减轻左室壁变薄及心肌收缩力受损，改善心脏功能[18-19]。但是只有少量脐血间充质干细胞可以成功移植至心肌内并且存活下去[20]，因此提高脐血间充质干细胞向心肌内迁移和定植及其存活率对治疗效果具有重要意义。对间充质干细胞进行炎性因子预处理可以对心肌梗死的治疗有积极影响，移植肿瘤坏死因子α预处理的间充质干细胞能够促进心肌梗死心脏功能恢复[21-22]。实验拟对肿瘤坏死因子α预处理的脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死的效果进行评价。1材料和方法Materialsandmethods1.1设计随机对照动物实验。1.2时间及地点实验于2014年7月至2015年6月在王巍，等.肿瘤坏死因子α预处理脐血间充质干细胞移植治疗心肌梗死ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4833郑州大学第二附属医院实验室完成。1.3材料实验动物：清洁级雄性健康新西兰大白兔36只，体质量2500-3500g，购自河南省实验动物中心，动物许可证号：SCXK(豫)20140035。实验经过郑州大学第二附属医院动物伦理学委员会批准。脐血：经父母同意后选取足月分娩的10名健康新生儿的脐血。实验经过郑州大学第三附属医院伦理学委员会批准，并签署知情同意书。1.4方法1.4.1脐血间充质干细胞的分离、培养及鉴定50mL脐血加入肝素摇匀，离心后，取白色膜状的细胞层移至试管内，加D-DHanks液稀释，离心，吸去上清液，洗涤后再离心，用干细胞原代培养液制成细胞悬液。将上述制备的脐血间充质干细胞接种到含胎牛血清的原代培养基中，接种后2d时进行首次半量换液，去除非贴壁生长细胞。随后每3d进行一次换液，待培养基中的细胞达90%以上融合时，加入胰蛋白酶进行消化，加入培养液终止消化，吹