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自体骨骼肌卫星细胞移植治疗MI的实验研究

王红勇  
【摘要】: 背景及目的 冠状动脉粥样硬化性心脏病是中老年的常见疾病,特别是心肌梗死(MI)所致的细胞丢失和疤痕形成成为影响心功能的主要因素。目前冠心病MI通常的治疗措施包括药物治疗、介入治疗及手术治疗等,有一定的临床效果,但都不能替代不可复生的死亡心肌细胞(凋亡和/或坏死)。最近新兴的细胞生物工程技术实现了肌肉细胞体外的纯化、培养和扩增,并通过移植技术移植至梗死周围区域并在受损的心肌细胞中增殖、分化,达到了替代坏死心肌、防止心室重塑和改善心功能之目的。在这些移植细胞中,骨骼肌干细胞(卫星细胞,SC)占有很重要的地位。然而骨骼肌SC心肌移植后缺血心肌中VEGF的表达及血管再生作用对MI后心室重塑和心功能的影响的研究,国外少见报导,国内尚未见报导,而了解这些问题正是本实验研究目的之所在。 方法 45只2-3月龄的Wistar大鼠(雄性23只,雌性22只)被随机均分为三组:假手术(SO)组、MI组及MI+SC移植组。本实验选择结扎Wista大鼠冠脉左前降支(LAD)复制MI模型为研究对象。制作模型的同时取大鼠后肢骨骼肌在体外经Ⅰ型胶原酶、胰蛋白酶两步法提取SC,再经培养、扩增2周后将其移植入梗死区与非梗死区交界处的缺血心肌中。移植4周后测定大鼠心功能的改变、心室重量及重量指数的改变;另外应用免疫组织化学法、RT-PCR技术检测缺血心肌VEGFmRNA、VEGF蛋白的表达及毛细血管的再生情况,同时病理观察SC在梗死区的增殖分化情况并以骨骼肌Myosin单抗作免疫组化鉴定。 结果 主要研究结果如下: 一、骨骼肌SC的培养、鉴定及生物学特性 采用Ⅰ型胶原酶及胰蛋白酶二步消化法获得了大鼠骨骼肌SC,在生长培养基作用下,SC增殖旺盛;在分化培养基条件下,细胞分化良好,可融合形成肌管。骨骼肌肌球蛋白(Myosin)免疫细胞化学染色,SC呈现弱阳性,而肌管呈现强阳性,证实所培养的细胞确是SC。 二、大鼠心脏结构和功能的改变 1. 心室重塑的发生 与假手术组比较,单纯MI组及SC移植组大鼠之左室重量(LVW)、右室重量(RVW)、LVW/BW(体重)及RVW/BW均明显增加(P0.01或0.001),但SC移植组LVW、 WP=9 LVW/BW及RVW/BW较之单纯MI组则有明显改善(P0.01、0.001、0.05)。 2. 血流动力学及心功能的改变 与假手术组比较,尽管单纯MI组及SC移植组大鼠之收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、平均动脉压(MAP)、左室收缩压(LVSP)及左室压力最大上升/下降速率(±dp/dtmax)均明显降低(P0.05或0.01或0.001),左室舒张末压(LVEDP)均明显增高(P0.001),但SC移植组±dp/dtmax、LVEDP较之单纯MI组则有明显改善(P0.05、0.001、0.01)。 三、梗死区病理及免疫组化检测结果 1. 大体标本 与假手术组比较,MI组大鼠心脏轻至中度增大,左室壁梗死区变薄、色苍白,而未梗死心室壁增厚;SC移植组则有较明显改善,且梗死区相对较小。 2. HE染色 假手术组大鼠心肌形态正常,结构清晰,心肌纤维排列整齐有序,未见成纤维细胞聚集增生;MI组大鼠心肌内成纤维细胞增生及胶原形成,心肌有序的基本结构发生紊乱,未见成肌细胞生长、分化;移植组12只大鼠梗死区中可见少至中量的带有横纹且具有多核的肌细胞存在,组织排列较有序,纤维组织明显少于MI组。 3. 免疫组织检查 利用骨骼肌特异性的肌球蛋白(Myosin)单克隆抗体作免疫组化染色,在移植组梗死区中成活的肌细胞显示为强阳性(大鼠骨骼肌作阳性对照,正常心肌作阴性对照),而MI组梗死区中无阳性发现,假手术组亦显示阴性。 四、缺血心肌中VEGFmRNA及VEGF蛋白表达的变化 与假手术组及MI组比较,移植组之VEGFmRNA及VEGF蛋白表达量明显增加(P0.01、P0.001),而假手术组与MI组无差别(P0.05)。 五、缺血心肌中毛细血管密度的变化 与假手术组比较,MI组及移植组缺血心肌中毛细血管密度均明显增多(P0.05、P0.001),而移植组较MI组增加更明显(P0.01)。 结论 一、骨骼肌SC在体外有强大的增殖、分化能力,适合用于自体细胞移植。 二、SC在梗死区中能分化为类心肌样细胞(慢收缩细胞),并能抑制缺血心肌的纤维化进程。 三、SC及类心肌样细胞(慢收缩细胞)能够通过自分泌和旁分泌的形式分泌VEGF等生长因子并介导毛细血管新生,且慢收缩细胞自身具有弹性和收缩性,由此抑制了心室重塑的过程并导致血流动力学及心功能的改善。


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