间充质干细胞移植对肉鸡肺动脉高压的防治作用

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目的:肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension,PAH)是一种以肺动脉压进行性升高和肺血管重构为主要特征的疾病,该病最终导致右心衰竭甚至死亡。由于PAH的肺血管病变在常用实验动物上难以完全复制,阻碍了对其发病机制和防治的研究。快速生长的肉鸡可自发形成PAH,并具有与PAH病人相同的病理变化,被认为是人原发性PAH的良好疾病模型。间充质干细胞(mesenchymal stemcells,MSCs)是干细胞家族的主要成员,在心血管疾病细胞治疗领域受到广泛关注。本研究利用PAH肉鸡模型,探究MSCs移植对PAH的防治作用,为PAH的细胞治疗提供参考依据。
  试验研究一:骨髓和外周血MSCs的分离培养和鉴定。
  方法:无菌分离骨髓和外周血单个核细胞(MNCs),于含有10%胎牛血清的L-DMEM完全培养基中培养,48h后去掉未贴壁细胞,此后每隔3天换液1次,至细胞达70%融合时传代。取第2代细胞,采用免疫荧光法检测α-SMA(α-平滑肌肌动蛋白)和CD133(干细胞表面标志物)的表达;PCR方法检测MSCs标志物CD29、CD34、CD45、CD90和CD105的表达以及内皮细胞系标志物CD31和CD133表达;油红O染色和茜素红S染色鉴定细胞脂肪和骨分化能力;Matrigel试验检测细胞体外成管能力;MTT法检测细胞增殖能力。
  结果:骨髓MNCs可在培养2d后形成长梭状细胞,细胞呈克隆性生长;外周血MNCs则需要5-10 d才可观察到细胞克隆生成;两种来源细胞均呈α-SMA和CD133阳性染色,均表达MSCs标志物CD29、CD90和CD105,均不表达CD31、CD34和CD45;骨髓MNCs来源细胞呈油红O染色和茜素红S染色阳性,外周血MNCs来源的细胞偶见油红O染色阳性;骨髓MNCs来源细胞在Matrigel上可形成完整的管腔结构,而外周血来源细胞体外成管能力弱,鲜见完整闭合管腔结构;两种来源的细胞均具有较强的增殖能力,增殖曲线呈典型的倒S形状。
  结论:骨髓和外周血MNCs培养后均可分化形成MSCs;骨髓来源的MSCs(BM-MSCs)较外周血来源的MSCs(PB-MSCs)具有更强的体外成管能力。上述结果表明BM-MSCs可能较PB-MSCs更适合用于细胞治疗。
  试验研究二: MSCs移植对PAH的防治作用。
  方法:1日龄肉鸡100只,常规饲养到14d,随机分为低温诱病(LT)组、食盐诱病(SA)组和MSC移植(MSC)组。15日龄时,通过翅静脉注射将骨髓来源的MSCs按2×106个细胞/只移植进入MSC组肉鸡;另从MSC组选择3只肉鸡移植经DAPI标记的MSCs,用于MSCs体内示踪。细胞移植10h后,在MSC组和SA组肉鸡饮水中添加0.3%食盐以加速PAH发生,LT组饮水不添加食盐。自16日龄开始,所有肉鸡舍温从30℃逐渐降至17℃。细胞移植后,每周从各组中随机挑取至少6只,检测红细胞压积(Hct)、血红蛋白含量(Hb)并计数红细胞数量(RBC);采集心脏,称量右心室(RV)和全心室(TV)重量,计算RV/TV;采集右肺,计数丛样病变数量(PLs)并检测中膜厚度占外径百分比(MT%)、管壁面积占总管面积百分比(VA%);采集左肺,检测VEGFR-2、Tie-2、 TNF-α、TGF-β和IL-8的表达。于细胞移植后第3周,从各组中随机挑取3只,翅静脉采血,分离培养MSCs,采用Matrigel试验检测体外成管能力;试验结束时扑杀所有肉鸡,统计各组PAH累积发病率。
  结果:细胞示踪试验显示在肺组织中发现荧光标记的MSCs; MSC组PAH累积发病率和RV/TV值较LT组和SA组降低;细胞移植后第2周,MSC组肉鸡MT%和VA%较其余两组降低,LPs数量较SA组有下降趋势;从MSC组肉鸡分离获得的PB-MSCs成管能力较LT组和SA组增强;各组间其余指标未见明显差异。
  结论:静脉移植的MSCs可经定植于肺脏中,MSCs移植对PAH具有防治作用。
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