圖1 各組梗死區炎症細胞浸潤電鏡圖像(HE和Masson染色,A:400×,B:40×)
當前,對缺血性心髒病的治療仍麵臨著重大挑戰,治療多集中於抑製心室重構及繼發的心力衰竭,卻無法促使已壞死的心肌再生,而壞死的心肌是心梗所致損傷的關鍵。近幾年的突破性研究進展是細胞心肌成形術,它通過外部幹預,如幹細胞或心肌細胞移植,或者把末梢循環血幹細胞或骨髓衍生的幹細胞移植到心肌受損部位,幫助梗死心肌修複,對心肌梗死後的心室重構產生有益作用。
在細胞心肌成形術的備選細胞中,骨髓間充質幹細胞(MSC)是研究的重點,因為其容易獲取並具有可塑性,可在體外增殖,在體內、體外都能分化成不同類型的細胞和組織,包括內皮細胞、上皮細胞和心肌細胞。體外研究也表明,MSC具有誘導分化生成肌細胞的能力。
細胞心肌成形術對梗死後心髒產生有益作用的前提是植入的細胞能夠在目標區存活,進而可能分化形成心肌和微血管,分泌細胞因子,從而逆轉心室重構。心肌梗死後的機體內環境是供體細胞在體內能否存活的最重要因素。
北京阜外心血管病醫院尤士傑、楊躍進、趙京林、張健、段煉、錢海燕、張海濤等的試驗研究目的是對急性心肌梗死(AMI)和再灌注損傷後的豬模型立即進行心肌內自體MSC注射,以觀察植入細胞能否改善心肌功能和通心絡能否通過促進活體內MSC的存活而有益於心肌功能的改善。
尤士傑等對28隻10月齡中國豬(體重30 kg±5 kg)進行MSC分離、培養,製備心肌梗死模型,並將其平均分為4組:對照組(n=7,第1組),單一小劑量通心絡幹預治療組(n=7,第2組),單一MSC移植幹預治療組(n=7,第3組)和同時進行MSC移植加通心絡幹預治療組(n=7,第4組)。在再灌注後30分鍾,於每隻 試驗動物的梗死區及其周邊區注入含3×107個細胞的自體MSC懸浮液500 μl,給予對照組動物注入等體積的葡萄糖達爾貝科改良依格爾培養(DMEM)液。從實施MSC移植前3天至移植後4天使用通心絡[0.05 g/(kg・d)]進行幹預治療,並通過多種手段了解通心絡幹預對MSC移植的影響。
研究結果
組織學分析
通心絡減輕心肌組織纖維化和炎症細胞浸潤 細胞移植6周後,他們采用蘇木精伊紅(HE)和馬森(Masson)染色並電鏡下觀察炎症細胞浸潤情況(圖1)。結果顯示,對照組和第2、3組心肌梗死部位嚴重纖維化並出現慢性炎症細胞浸潤,心肌細胞存活很少。第4組纖維化和慢性炎症細胞浸潤較輕,梗死區有心肌細胞存活。以上提示,通心絡+MSC幹預可顯著減輕心肌組織纖維化和炎症細胞浸潤,減小梗死麵積。
通心絡增強心髒梗死區移植MSC的存活能力 為測定體內移植MSC的存活和分化能力,他們采用熒光顯微鏡觀察並計數對二脒基苯基吲哚(DAPI)和心髒肌鈣蛋白T(cTn-T)呈陽性的細胞(為分化的類心肌細胞)。結果顯示,第3組幾乎觀察不到DAPI標記的陽性細胞,第4組可見較多DAPI標記的陽性細胞,第4組DAPI標記的陽性細胞數顯著多於第3組(P<0.0001)。以上提示,通心絡+MSC幹預組心髒梗死區的移植MSC細胞生存率顯著高於單純移植MSC組(P<0.0001)。
通心絡提高移植MSC的成心肌和微血管分化效率 為確定分化的心肌和生成的血管來源於植入的體內MSC,在移植6周後,他們檢測了血管性假血友病因子(vWF)、α-平滑肌肌動蛋白(SM-actin)、α-橫紋肌肌動蛋白、心髒肌鈣蛋白T(cTn-T)、間隙連接蛋白43 (Cx43)抗體,並采用免疫熒光分析。結果顯示,第3、4組DAPI標記的細胞對α-橫紋肌肌動蛋白、心髒cTn-T表達呈陽性(圖2 A、B),DAPI標記的細胞參與血管生成,並對SM-actin和vWF表達呈陽性(圖2 C)。特別是第4組,植入的MSC分化為DAPI陽性染色心肌細胞的有效率,顯著高於第3組(P<0.0001)。以上提示,通心絡幹預組部分植入的MSC已經分化成心肌和微血管,通心絡+MSC組移植的MSC成心肌分化效率顯著高於單純移植MSC組(P<0.0001)。
通心絡促進植入MSC細胞間聯結通訊的建立 他們通過測定梗死部位Cx43的細胞間染色密度,研究了心肌梗死區DAPI標記的陽性細胞間的聯結通訊(圖3)。結果顯示,第3、4組DAPI標記的細胞表達Cx43(圖3A),第4組由Cx43實現的細胞間聯結通訊顯著優於第3組(P<0.0001,圖3B)。以上提示,通心絡幹預組心肌梗死區DAPI標記的陽性細胞間聯結通訊已經建立,且通心絡+MSC組的聯結通訊顯著優於單純移植MSC組(P<0.0001)。
通心絡增加毛細血管密度 為測定梗死心肌及周邊區的毛細血管密度,他們根據組織切片vWF抗體的免疫組化染色計數每個高倍視野下陽性染色的毛細血管。結果顯示,移植6周後,與對照組比較,第2、3組梗死區毛細血管密度無顯著差異(P>0.05);與第3組比較,第4組梗死區毛細血管密度增加了105%,梗死周邊區毛細血管密度為(8.9±1.9)/HPF,顯著大於其他3組(P<0.0001)。以上提示,通心絡+MSC幹預可顯著增加梗死心肌及周邊區的毛細血管密度。(未完待續)