骨髓干细胞移植改善猪急性心梗后左室重构及相关机制的研究

【摘要】： 第一章球囊封堵法建立猪急性心肌梗死后左室重构模型的实验研究 背景: 理想的心肌梗死模型应为最接近人体缺血性心肌梗死的病理过程,尤应包括心肌梗死后心室重构(Ventricular remodeling)的病理过程。猪的心脏在心脏质量指数、解剖结构、心脏血管分布等方面与人的心脏很相似,特别是猪冠状动脉系统侧支循环稀疏,分支少而细。因此,猪是目前建立心肌梗死模型较理想的实验动物。 猪急性心梗模型的建立传统多采用开胸冠脉结扎,已沿用多年,此方法对动物创伤大、死亡率高。随着冠状动脉造影、PTCA等技术日臻成熟,废弃的导管、导丝和球囊等仍可用于动物实验,能有效地降低实验成本。运用介入法制作急性心梗模型稳定可靠,可重复性强,缺血再灌注简便,是一种比较理想的方法。 目的: 观察前降支球囊封堵法建立猪急性心肌梗死后左室重构动物模型的效果。 方法: 选取10只健康家养猪,前降支球囊封堵法建立猪急性心肌梗死动物模型,造模术全程心电监测观察心电图动态改变。造模前、造模后1周、造模后3月、造模后6月分别行超声心动图检查分析左室舒张末期内径(LVd)、左室心尖区室壁厚度(LVTW)等数据,行单光子发射计算机断层成像术(SPECT)检查分析左室舒张末期容积(EDV)、射血分数(EF),观察急性心梗后左室重构的动态变化;动物处死后取心尖部梗死区心肌HE染色镜检。 结果: 1.除5头猪造模过程中死亡外,其余5头猪均出现ST段弓背上抬、Q波形成,造模1周后心脏超声检查示左室前壁和心尖搏动减弱,左室舒张末期内径扩大,心尖室壁厚度变薄,SPECT示左室舒张末期容积增大,射血分数减低,病理学检查证实局部心肌坏死和纤维性瘢痕形成,成功建立急性心肌梗死模型。 2.造模后3月、6月复查心脏超声和SPECT:随着时间推移,猪急性心肌梗死模型的左室舒张内径进行性扩大,心尖室壁厚度进行性变薄,左室舒张末期容积进行性增大,射血分数进行性减低,成功建立急性心肌梗死后左室重构动物模型。 结论: 冠脉球囊封堵法可成功造成急性心肌梗死后左室重构动物模型。 第二章猪急性心梗后早期骨髓单个核细胞自体移植对左室重构的影响 背景: 急性心肌梗死后,心肌细胞数量减少、心室收缩力下降、心功能急剧减退是导致死亡的主要原因。即便幸存,心肌梗死后随即发生的心室重构的病理过程也可导致梗死区室壁变薄、扩张,并影响正常部分的心室壁,最终发展为心力衰竭。因此,通过减缓或抑制梗死区心肌重构的过程可改善心肌梗死后心脏的功能。应用多种外源性细胞进行细胞性心肌成形术,理论上可以通过再生肌细胞或恢复梗死区的血供来减缓心室重构的进程。笔者应用多普勒心脏超声心动图和单光子发射计算机断层成像术(SPECT),观察猪心肌梗死后冠脉内注射移植自体骨髓单个核细胞(BMMNCs)对心室重构的影响。 目的: 观察猪心肌梗死后冠脉内注射移植自体骨髓单个核细胞对心室重构的影响。 方法: 前降支球囊封堵法成功建立10头猪急性心肌梗死动物模型,随机均分为安慰剂组和移植组。造模1周后行骨髓干细胞移植,每头猪均抽取自身骨髓80ml,分离计数1~*10~7个单个核细胞,以1640培养基10ml混悬,移植组冠脉内注射自体来源骨髓干细胞,安慰剂组注射1640培养基10ml作为对照。造模前、造模后1周、造模后3月、造模后6月分别行心脏超声和SPECT检查,超声检查分析左室舒张末期内径、心尖区室壁厚度等数据,SPECT分析左室舒张末期容积、射血分数,观察骨髓单个核细胞自体移植对急性心梗后左室重构的影响。 结果: 1.造模后3月、6月所复查心脏超声和SPECT表明:随着时间推移,安慰剂组和移植组都出现左室舒张内径进行性扩大,心尖室壁厚度进行性变薄,左室舒张末期容积进行性增大,射血分数进行性减低,提示形成了左室重构。 2.与安慰剂组相比,移植组左室舒张内径较小,心尖室壁厚度较大,左室舒张末期容积较小,射血分数较高。 结论: 骨髓单个核细胞自体移植能有效减轻急性心肌梗死后左室重构。 第三章早期和延期骨髓单个核细胞移植预防急性心肌梗死后左室重构疗效的对比 背景: 急性心肌梗死(AMI)后,因心肌细胞缺乏再生能力,只能由成纤维细胞填充,最终被瘢痕组织所替代,并逐步发生心室重构形成慢性心力衰竭。近年来,随着对骨髓干细胞(marrow stem cells,MSCs)研究认识的深入,人们发现MSCs可以分化为心肌细胞、血管内皮细胞等,重建心肌细胞和血管,抑制心肌重构,改善心功能,从而为急性心肌梗死治疗带来了新的希望。进一步的研究发现:干细胞移植存在时机问题,目前一般认为骨髓干细胞移植合适的时间窗为心梗后1-2周,过早的移植如心梗后24小时移植,骨髓干细胞多参与炎症反应,并不能在梗死区存活;过晚移植则可能局部损伤已不可逆,心室重构已形成。但临床上,急性心梗数月后表现出心力衰竭症状的患者颇不少见,对于这类情况,延期进行的干细胞移植能否阻止左室重构进一步恶化,有待探讨。 目的: 观察猪急性心肌梗死3月后延期进行的骨髓单个核细胞移植能否阻止左室重构的进一步加重;其效果和早期进行的干细胞移植对比有无差别。 方法: 前降支球囊封堵法成功建立15头猪急性心肌梗死动物模型,随机均分为安慰剂组、早期移植组和延期移植组。造模1周后急性移植组行骨髓单个核细胞移植,安慰剂组注射1640培养基10ml作为对照;造模3月后延期移植组行骨髓单个核细胞移植,造模前、造模后1周、造模后3月、造模后6月各组分别行心脏超声和SPECT检测,超声检查分析左室舒张末期内径、心尖区室壁厚度,SPECT分析左室舒张末期容积、射血分数,对比观察骨髓单个核细胞早期移植和延期移植对急性心梗后左室重构的影响。 结果: 1.造模后3月、6月所复查心脏超声和SPECT表明:随着时间推移,安慰剂组、早期移植组和延期移植组皆出现左室舒张内径进行性扩大,心尖室壁厚度进行性变薄,左室舒张末期容积进行性增大,射血分数进行性减低。 2.与安慰剂组相比,延期移植组能有效抑制左室舒张内径的扩大、心尖室壁厚度的变薄、左室舒张末期容积的增加和射血分数的减低,但其疗效不及早期移植组。 结论: 猪急性心梗3月后骨髓单个核细胞移植能有效抑制左室重构的进一步恶化,但其疗效不如早期移植组。 第四章骨髓干细胞归巢于急性心肌梗死区后局部细胞因子的变化 背景: 干细胞移植到体内后的作用机制尚未明了,由于目前的研究尚不能确定干细胞能否分化为有收缩功能的心肌细胞,人们转而逐渐更重视干细胞的旁分泌效应,即移植的骨髓干细胞在局部心肌梗死区微环境中可能通过旁分泌作用,产生一系列细胞因子而间接发挥促进血管新生、增加移植细胞存活、抗心室重构的作用。骨髓干细胞移植后局部细胞因子的变化值得探讨。 目的: 证实干细胞移植后能归巢至心肌梗死区;观察猪移植骨髓单个核细胞6月后心肌梗死区干细胞因子、基质细胞衍生因子-1、E选择素、细胞间粘附分子—1、血管细胞粘附因子-1等细胞因子的表达。 方法: 前降支球囊封堵法成功建立5雌性猪急性心肌梗死动物模型,造模1周后行性别错配移植,冠脉内移植雄性猪的骨髓单个核细胞,1月后取受体雌性猪心肌梗死区心肌检测Y染色体特有的性别决定基因的mRNA表达;以第二部分实验的安慰剂组作对照,观察早期移植组的基质细胞衍生因子—1、干细胞因子、E选择素、细胞间粘附分子—1、血管细胞粘附分子—1等细胞因子的mRNA表达。 结果: 1.受体雌性猪的心肌检测到Y染色体特有的SRY基因的mRNA表达。 2.冠脉内移植骨髓干细胞6个月后,早期移植组的梗死区心肌内能检测到基质细胞衍生因子—1、干细胞因子、E选择素、细胞间粘附分子—1、血管细胞粘附分子—1等细胞因子的mRNA。安慰剂组无这些细胞因子表达。 结论: 干细胞移植能归巢于心肌梗死局部,并持续上调局部的基质细胞衍生因子—1、干细胞因子、E选择素、细胞间粘附分子—1、血管细胞粘附分子—1等细胞因子的表达。