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同种异体骨髓间充质干细胞在大鼠心脏的迁移及分化特点

牛丽丽；祝善俊；张树林；崔振双；刘建国；徐则昌；贺峰；孙琪；郑敏；裴雪涛

关键词：骨髓间充质干细胞同种异体移植微环境迁移分化心肌细胞

摘要： 目的探讨同种异体骨髓间充质干细胞(MSCs)在大鼠心脏定居存活情况、同种异体移植是否可行?正常心脏微环境与梗死心脏微环境对骨髓间充质干细胞(MSCs)迁移、分化的影响.方法将体重200～250g雌性大鼠35只随机分为4组:①正常心脏+rMSCs移植组(Control+rMSCs,n=10):正常大鼠接受同种异体rMSCs移植治疗(5×106MSCs/100 ul,分4点注入);②急性心肌梗死对照组(AMI,n=10):大鼠心肌梗死后注射等量培养基;③心肌梗死+rMSCs移植组(AMI+rMSCs,n=10):大鼠心肌梗死后1～3h接受同种异体rMSCs移植治疗(5×106MSCs/100ul,分4点注入);④单个核细胞治疗组(n=5):大鼠心肌梗死后1-3h接受同种异体单个核细胞移植治疗(5×106MSCs/100μl,分4点注入).结扎左冠状动脉前降支造成心肌梗死模型.用比重1.073的Percoll分离液分离来自雄性Wistar大鼠骨髓MSCs,经贴壁、及时传代纯化MSCs;用FITC或PE标记的表面分子CD34、CDlla、CD71、CD29抗体对二代MSC进行流式细胞术鉴定;采用01ivette方法结扎冠状动脉建立急性心肌梗死模型,经DAPI标记移植细胞(MSCs、单个核细胞),分别置入到各组大鼠心脏组织,模拟同种异体细胞移置治疗.于细胞移植后10周取心脏,荧光显微镜下直接观察植入细胞迁移分布;免疫荧光检测心肌特异蛋白(肌钙蛋白、转录因子4和连接蛋白43)抗原表达.结果(1)采用密度为1.073的percoll分离液分离MSCs,形态呈较均一的长梭形,由原代的(5.0±0.21)×105个MSCs,经扩增16代后可获得(4.0±0.36)×1012个细胞,扩增约(6.8±0.45)×106倍,形态均一并保持原有特性.(2)流式细胞术鉴定,扩增二代的MSCs强表达CD90(动物干细胞表面标志),其阳性达97.27%,不表达CD45(白细胞分化抗原)和CD31(内皮细胞表面标志),CD44(黏附分子)仅有微弱表达(2,72%),这表明MSCs是骨髓中区别于造血干细胞的一群处于未分化状态的非定向干细胞.(3)经纯化的大鼠MSCs在同种异体大鼠心脏可定居、生存,而未经纯化的单个核细胞移植在同种异体大鼠心脏未见存活;(4)在正常心脏微环境中,带蓝色荧光的供体MSCs细胞核呈小岛屿状分布,与宿主心肌纤维排列无关;而在心肌梗死模型大鼠心脏微环境中,蓝色细胞核分布广泛,形态呈椭圆形类似心肌细胞核,并与宿主心肌纤维排列方向一致,免疫组化检测胞浆心肌特异蛋白染色阳性.结论及时传代可避免大鼠MSCs自身分化,也是纯化大鼠MSCs的重要因素之一;纯化的MSCs具有免疫耐受特性,无需加用免疫抑制剂,可进行同种异体移植;同种异体MSCs在正常心脏微环境中不发生迁移、分化;而在急性梗死大鼠心脏中具有向缺血梗死区迁移并分化为心肌样细胞的特点.针对慢性心肌梗死瘢痕的治疗,Bittira发现移植诱导后的MSCs较未诱导的MSCs更利于瘢痕局部心肌分化,今后需要阐明MSCs定向分化的分子机制,还需要在增加移植细胞存活率、心肌细胞分化率及功能化研究等方面取得突破,推动MSCs治疗心肌梗死、慢性心功能不全的研究工作,对未来MSCs移植应用于临床具有十分重要的意义.

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