下调Nkx2.5重编程心肌细胞为起搏样细胞的实验研究

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第一部分下调Nkx2.5重编程乳鼠心肌细胞为起搏样细胞目的:探讨腺病毒介导shRNA下调Nkx2.5是否可将乳鼠心肌细胞重编程为起搏样细胞。方法:采用胰酶和Ⅱ型胶原酶混合消化法分离1~3天的新生雄性SD乳鼠心肌细胞,随机分为对照组和实验组,实验组转染携带靶向Nkx2.5的RNA干扰序列(短发夹RNA,shRNA)和绿色荧光蛋白(GFP)的腺病毒Ad-Nkx2.5-shRNA-GFP,对照组转染等量的仅携带GFP的对照组腺病毒Ad-shRNA-GFP,以不同感染复数(MOI)转染细胞选取最适MOI,按最适MOI转染48h后,计数细胞搏动频率,采用实时荧光PCR和蛋白质免疫印迹检测Nkx2.5沉默效果,保证沉默效果之后,检测起搏细胞发育相关转录因子(Tbx3、Tbx18、Shox2和Isl1)mRNA水平变化以及起搏相关离子通道超极化激活环核苷酸门控通道4型(HCN4)和缝隙链接蛋白40(Cx40)mRNA和蛋白水平变化,采取免疫荧光检测HCN4蛋白的表达,转染病毒72h后胰酶消化制成细胞悬液,采用全细胞膜片钳技术检测绿色荧光细胞的If电流。结果:分离培养的原代心肌细胞48h呈现成簇搏动,α-actin检测心肌纯度达0.91±0.01,构建的病毒转染的最适MOI=20。转染病毒后,对照组实验组细胞搏动频率分别为118.8±1.3次/分和138.7±4.0次/分,实验组显示构建的病毒可显著下调Nkx2.5水平(p<0.05);下调心肌细胞Nkx2.5水平后,起搏细胞发育相关转录因子mRNA水平明显增高(p<0.05)、HCN4表达水平明显升高(p<0.05),心肌相关缝隙连接蛋白Cx40表达水平下降(p<0.05)。免疫荧光显示实验组离子通道HCN4表达强于对照组。腺病毒转染72h后的实验组可检测到If样内向电流,内向电流能被If电流的特异性阻滞剂氯化铯(Cs Cl)完全抑制。结论:下调乳鼠心肌细胞Nkx2.5可使起搏细胞发育相关转录因子、HCN4通道水平提升,缝隙链接蛋白Cx40水平下降,且可检测出起搏样电流If,说明下调乳鼠心肌细胞Nkx2.5水平可使其重编程为起搏样细胞。第二部分下调Nkx2.5对三度房室传导阻滞大鼠心室率的影响目的:验证局部下调Nkx2.5对三度房室传导阻滞大鼠心室率的影响。方法:20只200g雄性SD大鼠采用随机数字表法随机分为对照组(n=10)和实验组(n=10)。采用心肌局部注射方法,使用微量注射器快速注射50微升含8x108PFU对照组Ad-shRNA-GFP或实验组Ad-Nkx2.5-shRNA-GFP病毒悬液,至左室游离壁靠近心尖部,造模7天后使用Langendorff灌流装置,制备离体心脏记录离体电生理数据,采用化学消融法,注射75%乙醇消融Koch三角处房室结制备三度房室传导模型,心电图记录是否有三度房室传导阻滞出现,将刺激电极置于注射部位,进行起搏,比较心室自发搏动与和注射部位起搏波形的差异,取材做冰冻切片荧光显微镜下观察注射部位病毒转染效率并采用蛋白质免疫印迹验证Nkx2.5沉默效果。结果:两组大鼠心脏离体灌流下造模后均可出现稳定的房室分离,呈现三度房室传导阻滞,心率明显减慢。造模成功后,实验组(n=7)可见有r S型心室异位节律,心室率114.7±3.0次/分,其极性和形态与在注射部位进行电极起搏产生波形的极性和形态相同,而对照组心室率84.5±2.5次/分(n=10),心电图所示与在注射部位进行电极起搏产生波形的极性和形态不同。取材注射部位显示病毒可高效率感染局部心肌,荧光显微镜下观察冰冻切片,可见绝大部分心肌显示绿色荧光,蛋白质免疫印迹显示实验组构建病毒可有效下调心肌细胞Nkx2.5水平。结论:下调局部心肌Nkx2.5水平可使三度房室传导阻滞大鼠心脏自身心电图与注射部位起搏心电图大体一致,可提高三度房室传导阻滞大鼠心室率。
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