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背景阿霉素(ADM)是血液肿瘤联合化疗方案中的经典用药,但其心脏毒性已经成为临床应用的瓶颈。右丙亚胺和抗氧化剂可以用来减轻该药的心脏毒性,但效果有限。因此研究逆转阿霉素心脏损害的新方法意义重大。间充质干细胞(MSC)能定向转化为心肌细胞,成为心脏疾病新治疗方法的研究方向。文献报道MSCs对阿霉素所致心脏损害有治疗作用,但MSCs的应用存在局限:培养时间长、体外扩增效率差异大、需要多次回输等。因此有待进一步研究如何高效应用MSCs。miR-21是MSCs的外分泌因子,MSCs受其正反馈调控并可以增强增殖分化功能。在相关文献和课题组前期工作的基础上预测miR-21修饰的BMSCs能更有效的逆转阿霉素所致的心脏损害。目的本研究旨在比较miR-21转染前后的骨髓间充质干细胞(BMSCs)对阿霉素所致大鼠心脏损害的保护作用,并探讨其可能的作用机制。方法1、建立阿霉素心脏损害的动物模型:通过研究不同剂量阿霉素对大鼠的损害,确定适宜的造模剂量。将24只SD大鼠随机分成对照组、2mg组、3mg组、4mg组,每组6只。所有用药均予尾静脉注射,q48h×7次。分组如下:(1)对照组:给予生理盐水;(2)2mg组:给予2mg/kg的阿霉素;(3)3mg组:给予3mg/kg的阿霉素;(4)4mg组:给予4mg/kg的阿霉素。然后观察大鼠的一般情况、生存情况、体重情况、心脏系数、心肌组织病理情况。2、比较研究miR-21转染前后的BMSCs对阿霉素致大鼠心脏损害的保护作用:(1)大鼠BMSCs的分离培养及鉴定;(2)pLVX-miR-21慢病毒转染大鼠BMSCs;(3)体外实验:1)分成3组,具体如下:未处理组(BMSCs组):仅BMSCs;空载体组(pLVX-BMSCs组):空载体(pLVX)转染BMSCs;miR-21过表达组:pLVX-miR-21转染BMSCs.2)pLVX-miR-21-BMSCs表型鉴定。3)比较各组miR-21的表达量。4)Transwell实验法检测miR-21转染前后大鼠BMSCs的迁移能力5)CCK-8实验法检测miR-21转染前后大鼠BMSCs的增殖能力;(4)动物实验将50只SD大鼠随机分成5组:阴性对照组,ADM给药组,BMSCs组,NC组及miR-21过表达组,各组10只。各组药物均予尾静脉注射。生理盐水量为与实验组等量;阿霉素量2mg/kg q48h×7次;BMSCs用量为1×10~^6个,第15天使用,共1次。具体分组如下:1)对照组(Control组):予与实验组等量的生理盐水;2)ADM给药组(ADM组):仅予阿霉素;3)BMSCs组(BMSCs治疗组):予阿霉素和BMSCs;4)NC组(pLVX-BMSCs组或pLVX-BMSCs治疗组):予阿霉素和pLVX-BMSCs;5)miR-21过表达组(pLVX-miR-21-BMSCs组):予阿霉素和pLVX-miR-21-BMSCs。连续饲养4周,观察大鼠一般情况,并从心肌组织损害、细胞凋亡和血管新生三方面来研究:采用心彩超评测心功能、心肌组织病理HE染色检查、WB法检测肌钙蛋白、BNP因子、Cx-43和PCR法检测Bcl-2、Bax、VEGF和免疫组化法检测VIII因子。结果(1)与对照组比较,2mg组体重增长率下降(P<0.05),心脏系数增高(P<0.05),病理显示心肌纤维较细、排列紊乱、结构不清、胞核部分变性、胞浆见空泡;3mg组体重下降,心脏系数下降(P<0.05),病理显示心肌纤维萎缩、胞核部分坏死、细胞部分融合成片;4mg组在第六次用药后全部死亡。(2)miR-21转染后BMSCs的体外实验:1)转染前后BMSCs表型不受影响;2)转染后miR-21表达增强;3)Transwell法证实miR-21转染后BMSCs的体外迁移能力增强;4)CCK-8法证实miR-21转染后BMSCs的体外增殖能力增强。(3)动物试验:(1)BMSCs能够改善阿霉素用药后大鼠皮毛、活动等状态,尤其以miR-21过表达组改善最明显;(2)干细胞治疗前,与对照组比较,阿霉素用药组FS、EF、LVEDD、LVESD值均明显下降(P<0.05);干细胞治疗后,与ADM组比较,各组心功能均提高(P<0.05),miR-21过表达组改善最明显;(3)心肌组织病理HE染色观察到MSCs治疗后心肌细胞溶解减少、疤痕减少,尤其以miR-21过表达组改善最明显。(4)Bax、肌钙蛋白、BNP因子检测结果分析:与对照组比较,阿霉素给药各组均升高(P<0.05);与ADM组比较,干细胞治疗各组下降(P<0.05);与BMSCs治疗组比较,miR-21过表达组指标下降(P<0.05)。(5)Bcl-2、CX-43、VEGF、VIII因子水平检测结果分析:与对照组比较,阿霉素给药各组下降(P<0.05);与ADM组比较,干细胞治疗各组升高(P<0.05);与BMSCs组比较,miR-21组指标升高(P<0.05)。结论(1)成功建立阿霉素致心脏损害的动物模型,阿霉素剂量以2mg/kg为佳。(2)miR-21成功转染,转染后BMSCs的细胞表型不改变,miR-21表达、迁移能力和增殖能力均增强。(3)动物实验证实miR-21-BMSCs治疗后大鼠一般情况、心肌组织损伤修复、心脏功能均进一步得到明显改善(4)抗细胞凋亡、促进血管新生可能是其发挥作用的重要机制。