第二臨床醫(yī)學(xué)院李保教授課題組發(fā)現(xiàn)過表達(dá)SDF-1α的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞減輕心肌缺血再灌注損傷
急性心肌梗死是由冠狀動(dòng)脈突然閉塞引起的，導(dǎo)致相應(yīng)的心肌區(qū)域缺血，通常導(dǎo)致心肌壞死。再灌注治療會(huì)矛盾地引發(fā)心肌損傷，稱為缺血-再灌注損傷。這種機(jī)制部分是由炎癥通過多種相互作用的途徑驅(qū)動(dòng)的。如何有效防治心肌發(fā)生缺血再灌注損傷，成為研究的重點(diǎn)。
基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1α(SDF-1α)最初被證明可以招募骨髓源性干細(xì)胞到心肌損傷部位，并作為內(nèi)源性組織修復(fù)的重要調(diào)節(jié)因子出現(xiàn)。除了引導(dǎo)干細(xì)胞歸巢外，還可以增加干細(xì)胞在缺血心肌的存活率。心肌梗死后，SDF-1α的表達(dá)立即增加。然而，內(nèi)在的SDF-1α表達(dá)上調(diào)對(duì)心臟修復(fù)的影響是短暫的和不足的。研究顯示干細(xì)胞療法可以促進(jìn)梗死心臟組織修復(fù)，血管再生，功能增強(qiáng)，但是受限于移植成功率低，作用受限。如果易位干細(xì)胞的作用被證明在改善心臟功能方面很重要，那么通過基因轉(zhuǎn)移策略可能會(huì)利用或增強(qiáng)這些作用。臨床研究表明，SDF-1α過表達(dá)對(duì)于心肌慢性重構(gòu)的梗死后心肌的邊界區(qū)可改善心功能和心肌血管密度。那么，過表達(dá)SDF-1α干細(xì)胞療法是否會(huì)在治療心肌缺血再灌注損傷過程中，也發(fā)揮積極作用呢？又是通過怎樣的機(jī)制呢？目前這方面的研究很少。課題組通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索。
采取結(jié)扎冠狀動(dòng)脈前降支的方法建立小鼠心肌缺血再灌注模型。術(shù)前1h尾靜脈注射過表達(dá)SDF-1α的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞，8h后將實(shí)驗(yàn)小鼠處死。①心肌組織行HE染色和TUNEL染色，用于形態(tài)學(xué)觀察和凋亡檢測(cè)；②行間接免疫熒光檢測(cè)，用于示蹤骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）和中性粒細(xì)胞（PMN）。③氧化應(yīng)激指標(biāo)的檢測(cè)。
得到結(jié)果：過表達(dá)SDF-1α的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能夠降低心肌細(xì)胞的的凋亡，促進(jìn)干細(xì)胞進(jìn)入心肌損傷部位，抑制心肌組織中中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)的數(shù)量，減輕炎癥和氧化應(yīng)激水平（見圖1）。
圖1.過表達(dá)SDF-1α的BMSC在心肌缺血再灌注小鼠中產(chǎn)生的作用。
SDF-1α歸巢干細(xì)胞對(duì)心肌起保護(hù)作用，而趨化PMN對(duì)心肌起損傷作用。究竟這兩者是怎樣的關(guān)系，小鼠作為一個(gè)完整的機(jī)體，其炎癥和氧化應(yīng)激過程是復(fù)雜而相互交織的，無法拋開其它因素，去證實(shí)二者關(guān)系。所以，我們將從細(xì)胞實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步展開研究。構(gòu)建心肌細(xì)胞缺氧復(fù)氧模型，通過Transwell實(shí)驗(yàn)證實(shí)：缺氧復(fù)氧心肌細(xì)胞通過SDF-1/CXCR4信號(hào)途徑，一方面趨化PMN參與損傷部位的炎癥反應(yīng)，另一方面募集BMSC能夠減輕PMN引起的心肌細(xì)胞損傷。其中，過表達(dá)SDF-1α不僅改善了BMSC移植成功率低的局限性，還能夠在不增加PMN趨化的同時(shí)減輕I/R對(duì)心肌細(xì)胞的損傷，更適合作為干細(xì)胞治療的工具細(xì)胞。（見圖2）該研究以“Intravenous Injection of SDF-1α-overexpressing Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells has a Potential Protective Effect on Myocardial Ischemia in Mice”為題發(fā)表于《Current Stem Cell Research & Therapy》雜志，DOI：10.2174/1574888X17666220318144608。第二臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科在讀博士王瑞華為第一作者，李保教授為通訊作者。
圖2.過表達(dá)SDF-1α促進(jìn)BMSC向H/R心肌細(xì)胞遷移并減輕心肌細(xì)胞損傷
