经冠状动脉注射骨髓单个核细胞影响心肌细胞凋亡的实验研究.pdf

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1、 1 4 0 基础研究 经冠状动脉注射骨髓单个核细胞影响心肌细 胞凋亡的实验研究 马东 星， ，刘惠 亮， ，毛节 明2 ，张永珍2 ，周 春燕 ( 武警总医 院 心内 科心 脏介入中 心， 北京1 0 0 0 3 9 ) ; = 北京 大学第三医院心内 科， 北京 1 0 0 0 8 3 ) ; 北京大学生化系 千细胞中 心， 北京 1 0 0 8 7 1 ) 摘要: 目的观察经冠状动脉注射方式移植骨髓单个核细胞对心脏功能的改善和心肌细胞凋亡的影响。 方法 结扎小型猪冠状动脉制备心肌梗死模型， 然后经冠状动脉注射骨髓单个核细胞， 术后3 周用超声心 动图以及左心室造影检测心功能， 核素心肌显

2、像观察心肌灌注， 冠状动脉造影观察侧支循环形成， 用 T U N E L 检测心肌细胞凋亡。结果把骨髓单个核细胞通过冠状动脉注射到猪心肌梗死模型， 显示左心室 咖/ d t 二较对照组增高， 心肌灌注显著改善。冠状动脉有侧支循环形成， 缺血心肌细胞; 较对照组减少了 5 3 . 6 % 结论 骨髓单个核细胞心肌内移植可改善心脏收缩功能， 可能与移植细胞抑制心肌细胞凋亡有关。 关键词: 心肌梗死; 骨髓干细胞; 心功能; 核素心肌显像;心肌细胞; 凋亡 中图分类号: R - 3 3 2 , R - 3 3 1文献标识码: A文章编号: 1 0 0 7 - 9 6 8 8 ( 2 0 0 5 )

3、0 2 - 0 1 3 9 - 0 3 T r a n s p l a n t a t i o n o f b o n e ma r r o w mo n o n u c l e a r c e l l s r e d u c e s my o c a r d i a l c e l l a p o p t o s i s a n d i mp r o v e s M a D o n g x h e a r t f u n c t i o n i n g ， L i u We i l i a n g D e p a r t m e n t o f C a r d i o l o g y ， ，

4、 M a o h e ro i n 扩， e t a l . C a r d i a c I n t e r v e n t i o n C e n t e r ， Wu J i n g G e n e r a l H o s p i t a l ， B e i j i n 1 0 0 0 3 9 ; D e p a r t m e n t o f C a r d i o l o g y ， T h e T h i r d H o s p i t a l o f B e ij in U n i v e r s i t y ， B e ij i n 1 0 0 0 8 3 ， Ch i n a

5、A b s t r a c s t ; O b j e c t i v e sT o s t u d y t h e e f f e c t o f t r a n s p l a n t a t i o n o f b o n e m a r r o wmo n o n u c l e a r c e l l s o n h e a r t f u n c t i o n a n d m y o c a r d i a l a p o p t o s i s . Me t h o d sT h e m y o c a r d i a l i n f a r c t i o n m o d e

6、 l w a ss e t u p b y l i g a t i o n o f c o r o n a ry a r t e r i e s l a t e r , i n p o r c i n e . T h e n t h e b o n e m a r r o wmo n o n u c l e a r c e l l s we r ei n j e c t e d i n t o t h t h e c a r d i a c f u n c t i o n sw er e m e a s u r e d b y l e f t v e n t r i c u l a r a n

7、 g i o g r a p h y ; t h e e c o r o n a r ye m y o c a r d i a l a r t e r y . b l o o d T h r e e w e e k s p e r f u s i o n w a s i n v e s t i g a t e d b y s i n g l e p h o t o ne m is s i o nc o m p u t e r i z e d t o m o g r a p h y ;t h e a p o p t o s i s i n d e x w asd e t e r mi n e d

8、 w i t h T U N E L m e t h o d . R e s u l t s A f t e r t h e i n j e c t i o n o f b o n em a r r o w m o n o n u c l e a r c e l l s ， d e c r e a s e o f l e f t v e n t r i c u l a r m y o c a r d i u m a p o p t o s i s ， in cr ease a p o p t o s i si n d e x l e s s 、 Vas d e c r e a s e d b

9、y o f 咖/ d t m , a n d 5 3 . 6 % c o m p a r e d i m p r o v e m e n t o f m y o c a r d i a l b l o o d p e r f u s i o n w e r e s e e n . T h e w i t h t h a t o f t h e c o n t r o l ，t h e i s c h e m i c a r e a r a t i o i n t r e a t m e n t g r o u p c e l l s W as t h a n t h a t i n c o n

10、 t r o l ( P 0 . 0 5 ， 与移植前或与 B P S 组比较* * P 0 . 0 5 ) 。但移植后3 周B M I 组血流灌注较 P B S 组明显改善， 增加 3 0 % 表2骨髓单个核细胞心肌内移植对心肌梗死小型猪冠脉 血流灌注情况 心肌放射性计数 组 别 动 物 数 移 植 骨 髓 单 个 核 细 胞 前 移 植 骨 髓 单 个 核 细 胞 后 第3 周 P B S 组5 5 1 2 1 6 2 4 9 5 1 4 8 B M T 组4 5 1 4 1 3 8 * 6 8 6 1 4 1 * * 与P B S 组比较， * P 0 . 0 5 ( P 0 . 0 5

11、 ) ， 见表 2 0 2 . 3 心肌细胞凋亡 T U N E L 结果法显示: 凋亡心肌细胞核呈黄褐 色， 正常心肌细胞在苏木素复染后呈蓝色。 B M I 组 凋亡指数较对照组降低约5 3 . 6 %a 3 讨论 2 结果 骨髓单个核细胞心肌内移植后小型猪心肌梗 死模型的结果如下。 严重冠状动脉病变会引起心肌缺血甚至梗 死， 从而导致因有效心肌收缩成分减少而出现心 功能不全。经皮腔内冠状动脉成形术虽然能够重 建心肌血运， 改善心肌缺血， 提高心脏功能， 但无 论经皮腔内冠状动脉成形术抑或抗心肌缺血药都 不能解决心肌细胞丢失的问题。目 前这点只有干 细胞移植才能够做到，由于自 体骨髓干细胞来

12、源 易得、 无排斥和伦理问题， 是目 前最为临床看好的 适用细胞。 1 4 2 目前应用于临床主要是含有骨髓间充质干细 胞的骨髓单个核细胞， O r l i c 3 1 最早进行经冠脉注 射骨髓单个核细胞治疗心肌梗死的临床研究， 结 果提示骨髓单个核细胞治疗可以提高心肌收缩功 能， 改善心肌灌注。为了解骨髓单个核细胞的作 用， 本文运用小型猪制备心肌梗死模型， 经梗死相 关血管注射骨髓单个核细胞， 利用放射核素心肌 显像、左心室压力监测等技术评价心脏收缩功能 及心肌灌注情况。 本文结果表明，经冠状动脉注射骨髓单个核 细胞可以改善心肌收缩性。此结果与大多数临床 和实验研究一致。 但其机制尚待进一

13、步探讨， 可能 与细胞分化和血管新生等因素 一， 1有关。 本研究放 射核素扫描见到心肌灌注缺损的范围缩小， 提示 骨髓单个核细胞的移植有可能促进了新生血管的 发生， 从而改善缺血心肌血液供应。 L i 等的研究表 明:细胞移植时间选择是影响细胞移植疗效的重 要因素之一。 梗死后第2 周细胞移植获益最大， 因 为瘫痕形成常在梗死后第2 周才形成。由于瘫痕 组织形成对移植细胞可产生“ 分割” 作用， 阻断其 血流供应， 影响移植细胞的存活。 在此时进行干细 胞移植，移植细胞可能通过释放一些细胞因子有 益于衰竭心脏功能改善。 因 此， A s s m u s 5 1将其细 胞 移植时间点选为心肌梗

14、死急性期 ( 4 . 3 1 1 . 5 ) 日 。 T a y l o r 等 2 利用兔心肌梗死模型， 比 较经冠状 动脉内释放方式和心外膜直视下注射方式移植的 成骨骼肌细胞在心肌内的分布情况， 结果发现直接 注射后， 成骨骼肌细胞局部浓度随着注射距离而逐 渐降低， 细胞主要集中在心室的肌肉层， 而在其他 层分布较少。冠状动脉内释放方式， 移植细胞呈点 状或线状散在分布在左冠状动脉支配区 域， 贯穿心 肌全层。有研究表明 4 , 6 : 经冠状动脉移植术后 3 周， 移植的骨髓细胞呈点状或线状散布在左冠脉前 降支区域， 部分参与形成新生血管和新生心肌， 促 进了缺血心肌的血运重建和心肌重建

15、， 说明干细胞 在缺血心肌能很好地定居， 并能实现其自 身的可塑 性特征。 K a m i h a t a 等7 1在结扎冠状动脉后即刻心外 膜下注射骨髓单个核细胞， 观察到碱性成纤维细胞 生长因子( b a s e f i b r o b l a s t g r o w t h f a c t o r , b F G F ) 和血 管紧张素1 ( a n g i n o t e n s i n - 1 , A n g - 1 ) m R N A水平上 调持续 1 4日，血管内皮生长因子( v a s c u l a r e n d o t h e l i u m g r o w t h f

16、a c t o r , V E G F ) 在7日 后才降至 正常水平; 同时白 介素1 ( i n t e r l e u k i n - 1 , I L - 1 ) 和肿 瘤坏死因子一 ot ( t u rn e r n e c r o s i s f a c t o r - ot , T N F - o t ) 升 高也持续3日。 并且， 心肌细胞在骨髓细胞移植后 V E G F , b F G F 和A n g - 1 表达也上调， 作者认为这些 血管生成因子和细胞因子的促血管新生和抗内皮 细胞凋亡作用在保证移植细胞存活中起重要作 用。我们在本实验中观察到宿主心肌细胞凋亡明 显受到抑制

17、， 提示骨髓细胞移植后可能调节宿主 心肌细胞的微环境和自 分泌进行调节， 从而直接 抑制心肌细胞凋亡， 减少有收缩机能的心肌细胞 数量进一步减少， 保护心功能。 参考文献: l K o c h e r A A , S c h u s t e r M D , S z a b o l c s M J , e t a l . N e o v a s c u l - a r i z a t i o n o f i s c h e m i c m y o c a r d i u m b y h u m a n b o n e - m a r r o w - d e r i v e d a n g i o

18、 b l a s t s p r e v e n t s c a r d i o m y o c y t e a p o p t o s i s , r e d u c e s r e m o d e l i n g a n d i m p r o v e s c a r d i a c f u n c t i o n J . N a t M e d ， 2 0 0 1 , 7 ( 4 ) ; 4 3 0 - 4 3 6 . 2 T a y l o r D A , S i l v e s t ry S C , B i s h o p S P , e t a l . D e l i v e ry

19、 o f p r i m a ry a u t o l o g o u s s k e l e t a l m y o b l a s t s i n t o r a b b i t h e a rt b y c o r o n a ry i n f u s i o n ; a p o t e n t i a l a p p r o a c h t o m y o c a r d i a l r e p a i r J . P r o c A s s o c A m P h y s i c i a n s , 1 9 9 7 ， 1 0 9 ( 3 ) ; 2 4 5 - 2 5 3 . 3

20、O r l i c D , K a j s t u r a J , C h i m e n t i S , e t a l . B o n e m a r r o w c e ll s r e g e n e r a t e i n f r a c t e d m y o c a r d i u m J . N a t u r e , 2 0 0 1 , 4 1 0 ( 4 ) : 7 0 1 - 7 0 5 . 4 W a n g J S , S h u m T D ， C h e d r a w y E , e t a l . T h e c o r o n a ry d e l i v

21、e ry o f m a r ro w s t r o m a l c e l l s f o r m y o c a r d i a l r e g e n e r a t i o n : p a t h o p h y s i o l o g ic a n d t h e r a p e u t i c i m p l i c a t i o n s J 3 .J T h o r a c C a r d i o v a s c S u r g , 2 0 0 1 ， 1 2 2 ( 4 ) ; 6 9 9 - 7 0 5 . 5 A s s m u s B , S c h a c h i

22、n g e r V , T e u p e C , e t a l . T r a n s p l a n t a t i o n o f p r o g e n i t o r c e ll s a n d r e g e n e r a t i o n e n h a n c e m e n t i n a c u te m y o c a r d i a l i n f a r c t i o n ( t o p c a r e - a m i ) j . C i r c u l a t i o n , 2 0 0 2 , 1 0 6 ( 2 4 ) : 3 0 0 9 - 3 0 1

23、7 . 6 Z h a n g S , Z h a n g P , G o o J , e t a l . E n h a n c e d c y t o p r o t e c t i o n a n d a n g i o g e n e s i s b y b o n e m a r r o w c e l l t r a n s p l a n t a t i o n m a y c o n t r i b u t e t o i m p r o v e d i s c h e m i c m y o c a r d i a l f u n c t i o n J . E u r J

24、C a r d i o t h o r a c S u r g , 2 0 0 4 ， 2 5 ( 2 ) : 1 8 8 一 1 9 5 . 7 K a m i h a t a H , M a t s u b a r a H , N i s h i u e T , e t a l . I m p l a n t a t i o n o f b o n e m a r r o w m o n o n u c l e a r c e ll s i n t o i s c h e m i c m y o c a r d i u m e n h a n c e s c o l l a t e r a l p e r f u s i o n a n d r e g i o n a l f u n c t i o n v i a s i d e s u p p l y o f a n g i o b l a s t s , a n g i o g e n i c l i g a n d s , a n d c y t o k i n e s J . C i r c u l a t i o n , 2 0 0 1 ， 1 0 4 ( 9 ) : 1 0 4 6 - 1 0 5 2 .