心肌缺血微环境间质改变对骨髓间充质干细胞存活及心功能改善作用的影响

近年来，通过干细胞移植治疗缺血性心脏病已成为新的研究热点。但其对心功能改善作用十分有限且移植细胞不能长期存活。本研究在前期发现:心肌急性缺血30min至2w不同时间后，心肌细胞及间质发生显著不同的病理改变；以及骨髓间充质干细胞（MSC）移植于梗死2w的心肌，移植后5d细胞丢失殆尽的基础上，提出：心脏间质结构完整及早期恢复血流灌注可能是提高MSC存活和改善心功能作用的关键。为此，本研究拟通过将大鼠骨髓MSC于心肌梗死后3h、3d和1w不同时间移植到大鼠梗死心肌中，同时行缺血后处理并恢复血流灌注，术后1d、5d、2w、4w采用超声和血流动力学评价心功能；实验动物活体成像、实时定量PCR、荧光显微镜观察MSC存活；免疫组织化学评价心肌梗死面积、纤维化、心肌细胞凋亡、新生血管密度与MSC分化；以探索急性心肌缺血后间质改变对MSC移植的影响。为提高干细胞移植效果和临床应用提供实验理论依据。

干细胞移植对于缺血性心脏病的心功能改善作用十分有限且移植细胞不能长期存活。本研究提出：心脏间质结构完整及早期恢复血流灌注可能是提高移植骨髓间充质干细胞（MSC）存活和改善心功能作用的关键。为此，本研究观察了大鼠急性心肌梗死后(AMI)心脏间质病理变化特点，发现AMI后3h，心肌细胞（CM）未明显丢失，间质未明显破坏；梗死后1d，CM大量丢失，但间质未明显破坏与增生；梗死后1w，CM大量丢失，间质网络破坏，并继发纤维增生，提示AMI后1d的心脏病理改变可能最适合MSC的移植。研究将大鼠骨髓MSC于心梗后3h、1d 和1w 不同时间移植到大鼠梗死心肌中，同时行缺血后处理并恢复血流灌注，术后1w、2w、4w，动态观察各组（MI-3h、MI-1d、MI-1w）移植MSCs的存活情况；采用real-time PCR及Western Blot定量检测各组心肌组织中GFP的表达，以定量评价移植MSCs的存活情况；术后4w、8w 采用血流动力学评价心功能改变。结果发现随着移植时间的延长,各组MSCs数量呈下降趋势；MI-3h移植组相对MI-1d、MI-1w移植组下降尤为明显：MSCs移植后1w，各移植组GFP表达量为移植时的13%（MI-3h）、69%（MI-1d）、58%（MI-1w）；移植后2w降低为原来的0.9%（MI-3h）、32%（MI-1d）、21%（MI-1w）；移植后4w，降低为原来的0.01%（MI-3h）、26%（MI-1d）、17%（MI-1w）。而MI-1d移植组在MSCs移植后1w、2w、4w时GFP 的表达较其它两组明显增高。MI-1w移植组在MSCs移植后4w、8w，在心率（HR）、体重（BW）、左室收缩末压力（LVESP）、左室舒张末压力（LVEDP）、左室压力最大上升速率（+dP/dtmax）、左室压力最大下降速率（-dP/dtmax）心功能指标方面较对照组无明显改善；MI-3h及MI-1d移植组在MSCs移植后4w、8w，LVESP较对照组显著上升，LVEDP较对照组明显下降，+dP/dtmax及-dP/dtmax较对照组显著上升；而MI-3h移植组与MI-1d移植组间心功能改善无统计学差异。以上结果提示：AMI后，在心脏间质结构完整时行MSC移植并恢复血流灌注有利于MSCs的存活和心功能的改善。