脐血间充质干细胞移植对心肌细胞凋亡的影响

中国组织工程研究第20卷第14期2016–04–01出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchApril1,2016Vol.20,No.14ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2123·研究原著·王艳丽，女，1980年生，河北省唐山市乐亭县人，汉族，2009年哈尔滨医科大学毕业，硕士，主治医师，主要从事心内科研究。中图分类号:R394.2文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)14-02123-06稿件接受：2016-02-13，李金峰1，王艳萍2，高明1(1唐山市开滦总医院心内科，河北省唐山市063000；2唐山市遵化市人民医院，河北省唐山市064200)引用本文：王艳丽，李金峰，王艳萍，高明.脐血间充质干细胞移植对心肌细胞凋亡的影响[J].中国组织工程研究，2016，20(14):2123-2128.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.14.022ORCID:0000-0002-7125-4281(王艳丽)文章快速阅读：文题释义：心肌细胞：又称心肌纤维，受自主神经支配，属于有横纹的不随意肌，具有兴奋收缩的能力。各心肌纤维分支的末端可相互连接构成肌纤维网。根据它们的组织学特点、电生理特性以及功能上的区别，粗略地分为两大类型：一类是普通的心肌细胞，包括心房肌和心室肌，含有丰富的肌原纤维；另一类是一些特殊分化的心肌细胞，组成心脏的特殊传导系统，称为自律细胞，它们含肌原纤维甚小或完全缺乏，故收缩功能已基本丧失。bax和caspase-3：bax基因属于bcl-2基因家族，编码的Bax蛋白可与Bcl-2形成异二聚体，对Bcl-2产生阻抑作用。研究发现Bax/Bcl-2两蛋白之间的比例关系是决定对细胞凋亡抑制作用强弱的关键因素，因此认为，bax是极重要的促细胞凋亡基因之一。caspase-3是凋亡过程中最关键的凋亡执行蛋白酶，一旦被信号途径激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆的走向死亡。摘要背景：研究发现，脐血间充质干细胞移植可为减少心肌细胞凋亡、减轻心肌纤维化、改善心脏功能发挥作用。目的：观察脐血间充质干细胞移植对大鼠心肌细胞凋亡的影响。方法：①体外实验：将原代培养72h的正常心肌细胞作为对照组，阿霉素损伤心肌细胞作为损伤组，阿霉素损伤心肌细胞与脐血间充质干细胞共培养作为共培养组，培养48h采用TUNEL染色评估心肌细胞的凋亡情况；②体内实验：SD大鼠45只，随机分为正常对照组、阿霉素组、脐血间充质干细胞移植组，移植后2周采用Powerlab检查心功能，蛋白质免疫印迹法检测凋亡相关蛋白Bax、Caspase-3表达水平，组织学观察各组心肌病理变化。结果与结论：①正常对照组的心肌细胞凋亡率较低，损伤组心肌细胞凋亡明显增加，共培养组凋亡率显著降低，各组间比较差异有显著性意义(P0.05)；②与阿霉素组比较，脐血间充质干细胞移植组的心功能指标明显降低，差异有显著性意义(P0.05)，但仍高于正常对照组(P0.05)；③阿霉素组心肌细胞损伤后Bax、Caspase-3表达水平较高，脐血间充质干细胞移植组Bax、Caspase-3表达水平降低(P0.05)，但仍高于正常对照组(P0.05)；④与阿霉素组比较，脐血间充质干细胞移植组心肌梗死面积显著减小(P0.05)，但仍高于正常对照组(P0.05)；⑤结果表明，脐血间充质干细胞作用能够抑制移植脐血间充质干细胞对心肌细胞凋亡的影响体外分离培养心肌细胞终质量浓度为1mg/L阿霉素作用4h后建立心肌细胞损伤模型与脐血间充质干细胞共培养SD大鼠腹腔注射阿霉素制备心肌梗死模型尾静脉移植脐血间充质干细胞心功能指标改善，心肌梗死面积减少，其发挥作用途径可能与下调Bax、Caspase-3的表达水平有关体内外实验证实，脐血间充质干细胞能够抑制心肌细胞凋亡，进而改善心功能心肌细胞凋亡率显著降低王艳丽，等.脐血间充质干细胞移植对心肌细胞凋亡的影响P.O.Box10002,Shenyang110180阿霉素诱导的大鼠心肌细胞的凋亡，其发挥作用的途径可能与下调Bax、Caspase-3的表达水平有关。关键词：干细胞；移植；脐血间充质干细胞；心肌细胞；细胞凋亡；心功能；Bax；Caspase-3主题词：脐血干细胞移植；肌细胞,心脏；细胞凋亡；组织工程EffectofumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationonmyocardialcellapoptosisWangYan-li1,LiJin-feng1,WangYan-ping2,GaoMing1(1DepartmentofCardiology,TangshanKailuanGeneralHospital,Tangshan063000,HebeiProvince,China;2People’sHospitalofZunhua,Tangshan064200,HebeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Umbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationcanreducemyocardialapoptosisandmyocardialfibrosis,therebyimprovingthecardiacfunction.OBJECTIVE:Toobservetheeffectofumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationonmyocardialapoptosisinrats.METHODS:(1)Invitrotest:Normalmyocardialcellsculturedfor72hourswereenrolledascontrolgroup.Myocardialcellsinjuredbyadriamycinalonewereenrolledasinjurygroup.Adriamycin-injuredmyocardialcellswereco-culturedwithumbilicalcordbloodmesenchymalstemcellsasco-culturegroup.After48hoursofculture,TUNELassaywasusedtoassessmyocardialapoptosisinrats.(2)Invivotest:Forty-fiveSprague-Dawleyratswererandomizedintonormalcontrol,adriamycin,andumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantation(celltransplantation)groups.Twoweeksaftercelltransplantation,PowerLabwasusedtotestcardiacfunction,andwesternblotemployedtodetectBaxandCaspase-3expressionlevels.Meanwhile,pathologicalchangesofthemyocardialtissueswereobservedinthethreegroups.RESULTSANDCONCLUSION:(1)Invitrotest:Theapoptoticrateofmyocardialcellswassignificantlyincreasedintheinjurygroupcomparedwiththecontrolgroup,butdecreasedsignificantlyintheco-culturegroupcomparedwiththeinjurygroup(P0.05).(2)Invivotest:Inthecelltransplantationgroup,thecardiacfunctionindexes,expressionlevelsofBaxandCaspase-3andmyocardialinfarctionsizeweresignificantlyimprovedcomparedwiththeadriamycingroup(P0.05),butstillnotrecoveredtothenormallevels(P0.05).Theseresultsshowthatumbilicalcordbloodmesenchymalstemcellsactingontheratmyocardialcellscaninhibitadriamycin-inducedmyocardialapoptosis,andtherelevantmechanismisprobablyrelatedtodown-regulationofBaxandcaspase-3expression.Subjectheadings:CordBloodStemCellTransplantation;Myocytes,Cardiac;Apoptosis;TissueEngineeringCitethisarticle:WangYL,LiJF,WangYP,GaoM.Effectofumbilicalcordbloodmesenchymalstemcelltransplantationonmyocardialcellapoptosis.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(14):2123-2128.0引言Introduction心肌细胞凋亡是心肌细胞损伤的一种反应，同时也是心功能受损的一个重要因素。研究显示心肌细胞坏死后，自我再生修复的能力是极其有限的，进一步发展导致心脏功能降低，最终发展成为慢性心力衰竭。因此，抵抗心肌细胞凋亡是治疗心力衰竭的一个重要途径。目前临床上使用的药物治疗、介入治疗均未能从根本上解决心力衰竭问题，脏器移植虽能代替坏死的心脏，但又因费用高昂、排斥反应、来源限制等问题而很难通过此途径得到有效治疗。近些年来随着组织工程医学的进展以及脐血间充质干细胞的深入研究，为衰竭心脏功能的恢复带来新的希望，干细胞移植治疗心脏疾患尤其是缺血性心脏病已经积累了大量的基础研究数据[1-3]。研究发现，脐血间充质干细胞移植可为减少心肌细胞凋亡、减轻心肌纤维化、改善心脏功能发挥作用。实验旨在观察脐血间充质干细胞移植对大鼠心肌细胞凋亡的影响。1材料和方法Materialsandmethods1.1设计细胞学体外对比观察，随机对照动物实验。1.2时间及地点实验于2012年4月至2014年12月在河北医科大学动物实验中心完成。王艳丽，等.脐血间充质干细胞移植对心肌细胞凋亡的影响ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2125只，8周龄SD大鼠45只，雌雄不限，体质量250-300g，购自河北医科大学动物实验中心，动物质量合格证号：SCXK(冀)20050001。1.3.2脐血标本和主要试剂脐血由唐山市开滦总医院提供；L-DMEM培养基(美国Hyclone公司)；胎牛血清(上海拜力科技公司)；胰蛋白酶(美国SantaCruz公司)；PBS粉剂(福州迈新)；大鼠