整合素连接激酶过表达的心肌干细胞移植可改善急性心肌梗死大鼠心功能

摘要：目的 探讨整合素连接激酶(ILK)过表达的心肌干细胞(CSC)移植改善心肌梗死大鼠心功能的作用及其机制.方法 从新生Sprague-Dawley(SD)大鼠中分离培养CSC,构建含人ILK全长的腺病毒载体并转染CSC.将40只8周龄的清洁级SD大鼠采用随机数字表法分为假手术组、心肌梗死+生理盐水注射组(生理盐水组)、心肌梗死+转染空载体的CSC注射组(Ad-null-CSC组)和心肌梗死+转染ILK的CSC注射组(ILK-CSC组),每组10只.经冠状动脉结扎建立大鼠心肌梗死模型.建模成功15 min后,各组大鼠均在直视下分3点在心肌梗死区及梗死边缘区分别注射30μl生理盐水、Ad-null-CSC(1×105个细胞/30μl)或ILK-CSC(1×105个细胞/30μl).移植后4周,超声心动图检查各组大鼠心功能;HE染色和Masson染色观察各组大鼠左心室心肌细胞形态和纤维化情况;免疫组织化学法检测各组大鼠心肌细胞中增殖相关基因Ki-67和磷酸化组蛋白H3(p-H3)的表达;实时定量逆转录聚合酶链反应检测另外2个增殖相关基因cyclinD1和增殖细胞核抗原(PCNA)的mRNA表达.结果 (1)各组大鼠存活情况及心功能:移植后4周,40只大鼠中有3只死于术后并发症或心力衰竭,其中生理盐水组2只,Ad-null-CSC组1只,剩余37只用于实验分析.生理盐水组大鼠左心室收缩末期内径(LVESD)和左心室舒张末期内径(LVEDD)均明显高于假手术组(P分别为0.009和0.002),而左心室射血分数(LVEF)则明显低于假手术组(P =0.006).Ad-null-CSC组大鼠LVESD和LVEDD则均低于生理盐水组(P分别为0.005和0.003),但LVEF两组差异则无统计学意义(P=0.113).而ILK-CSC组大鼠LVESD和LVEDD均进一步明显低于Ad-null-CSC组(P分别为0.004和0.000 1),LVEF明显高于Ad-null-CSC组(P =0.004).(2)各组大鼠左心室心肌形态和纤维化:移植后4周,可见生理盐水组和Ad-null-CSC组大鼠心肌细胞大量死亡,细胞核固缩,纤维增生明显,蓝色胶原组织所占面积分别达(70.6±5.1)％和(57.7±3.4)％,均明显高于假手术组(8.2±2.2)％(P分别为0.002和0.001).然而,ILK-CSC组大鼠心肌细胞核固缩较少,细胞数量较多,纤维组织较少,蓝色胶原组织所占面积为(30.6±7.0)％,明显低于Ad-null-CSC组(P =0.005).(3)各组大鼠左心室心肌组织中增殖相关蛋白的表达:移植后4周,可见Ki-67和p-H3主要表达于心肌细胞细胞核中,阳性细胞细胞核内可见棕黄色颗粒.假手术组大鼠心肌细胞内未见Ki-67和p-H3阳性表达,生理盐水组和Ad-null-CSC组大鼠心肌细胞内可见少量表达,而ILK-CSC组二者表达均较高,且均明显高于Ad-null-CSC组(P分别为0.007和0.003).(4)各组大鼠左心室心肌组织中增殖相关基因mRNA的表达:移植后4周,生理盐水组和Ad-null-CSC组大鼠左心室心肌组织中cyclinD1和PCNA的mRNA表达水平均略高于假手术组,但差异均无统计学意义(P均＞0.05).而ILK-CSC组二者水平均明显高于Ad-null-CSC组(P分别为0.003和0.004).结论 过表达ILK的CSC可通过促进心肌细胞增殖、抑制左心室纤维化,进而改善心肌梗死大鼠的心功能.