碱性成纤维生长因子转染骨髓间充质干细胞移植对心肌病心力衰竭大鼠心功能的影响

doi:10.3877/cma.j.issn.2095-1221.2017.05.004

目的

探讨碱性成纤维生长因子（bFGF）转染的骨髓间充质干细胞（BMSCs）移植对心肌病心力衰竭大鼠心功能的影响。

方法

通过腹腔注射阿霉素建立心肌病心力衰竭SD大鼠模型，存活33只大鼠随机分成3组：模型组、BMSCs组和BMSCs+bFGF组，每组11只。另设正常对照组（n = 8）。取体外培养的第三代SD大鼠BMSCs，质粒-bFGF转染BMSCs，BrdU标记后，分别将BMSCs（3×10⁶个）、bFGF转染的BMSCs（3×10⁶个）或等体积培养基通过尾静脉注射的方法进行移植。用生物信号采集系统检测大鼠心功能，大鼠心脏切片行免疫组化了解移植细胞在受体心脏的存活情况，实时荧光定量PCR和Western Blotting检测心室组织bFGF的表达水平。多组间比较采用单因素方差分析或精确概率法。

结果

BMSCs移植4周后，正常对照组大鼠的心功能指标LVSP（121.13±12.28）mmHg，LVDEP（3.86±1.25）mmHg，LV+dP/dt（3671.25±172.50）mmHg/s和LV-dP/dt（3221.63±259.57）mmHg/s；模型组心功能指标LVSP（81.29±12.39）mmHg，LVDEP（16.43±4.12）mmHg，LV+dP/dt（2344.29?±98.63）mmHg/s和LV-dP/dt（2244.29±103.10）mmHg/s；BMSCs组心功能指标LVSP（97.00?±6.39）mmHg，LVDEP（12.00±2.73）mmHg，LV+dP/dt（2876.25±118.31）mmHg/s和LV-dP/dt（2726.25?±?303.23）mmHg/s；BMSCs+bFGF组心功能指标LVSP（109.38±12.78）mmHg，LVDEP（9.25?±1.67）mmHg，LV+dP/dt（3037.50±161.22）mmHg/s和LV-dP/dt（3000.13±149.77）mmHg/s，移植组各指标均有改善，比较差异有统计学意义（F = 17.29、36.61、111.11、26.54，P均< 0.01）。免疫组织化学检查示细胞移植组大鼠的心室组织切片上可见BrdU阳性细胞存在。模型组大鼠心室心肌组织bFGF mRNA表达水平高于正常对照组（1.28±0.06vs1.00±0.00，t = 10.46，P < 0.01），BMSCs组高于模型组（1.37±0.05vs1.28±0.06，t=3.39，P < 0.01），而BMSCs+bFGF组高于BMSCs组（1.44±0.03vs1.37±0.05，t =2.86，P = 0.01）。Western Blotting示，正常对照组大鼠心室组织bFGF蛋白表达最低，模型组高于正常对照组（1.31±0.09vs1.00?±0.00，t = 5.48，P = 0.01），BMSCs组高于模型组（1.46±0.05vs1.31±0.09，t = 2.68，P = 0.03），而BMSCs+bFGF组高于BMSCs组（1.84±0.09vs1.46±0.05，t = 6.79，P < 0.01）。

结论

转染bFGF基因的BMSCs移植可提高阿霉素所致心肌病心力衰竭大鼠心脏的bFGF水平，改善大鼠心功能，其效果优于单纯BMSCs移植。

关键词: 碱性成纤维生长因子, 间充质干细胞, 细胞移植, 心力衰竭

Objective

To explore the influence of transplantation with basic fibroblast growth factor (bFGF) gene-transfected bone mesenchymal stem cells (BMSCs) on heart function in rats with heart failure.

Methods

A heart failure model of SD rats was induced by intraperitoneal injection with adriamycin. The 33 survived rats were randomly divided into 3 groups: a model group, a BMSCs group and a BMSCs+bFGF group (n= 11 for all). Another 8 rats served as control. BMSCs at the third passage were transfected with bFGF and labeled with BrdU. BMSCs (3×10⁶), bFGF-transfected BMSCs (3×10⁶), or culture medium were respectively transplanted into rats via the tail vein. Cardiac function was evaluated with the use of a physiological recorder. The hearts were analyzed by immunohistochemical staining to identify the transplanted BrdU-labeled cells. The expressions of bFGF protein and mRNA in the heart tissues were respectively determined by Western Blotting and real time PCR. One-Way ANOVA or Fisher's exact test was used in the analysis as appropriately.

Results

Four weeks after transplantation, hemodynamic measurements showed LVSP (121.13±12.28) mmHg, LVDEP (3.86±1.25) mmHg, LV +dP/dt (3671.25±172.50) mmHg/s, LV-dP/dt (3221.63±259.57) mmHg/s in the normal control group; LVSP (81.29±12.39) mmHg, LVDEP (16.43±4.12) mmHg, LV+dP/dt (2344.29±98.63) mmHg/s, LV-dP/dt (2244.29±103.10) mmHg/s in the model group; LVSP (97.00±6.39) mmHg, LVDEP (12.00±2.73) mmHg, LV+dP/dt (2876.25±118.31) mmHg/s, LV-dP/dt (2726.25±303.23) mmHg/s in the BMSCs group, and LVSP (109.38±12.78) mmHg, LVDEP (9.25±1.67) mmHg, LV+dP/dt (3037.50±161.22) mmHg/s, LV-dP/dt (3000.13±149.77) mmHg/s in the BMSCs+bFGF group. The parameters were all significantly improved (F= 17.29, 36.61, 111.11 and 26.54 respectively, Pall < 0.01) after the transplantation. BrdU-labeled transplanted BMSCs could be found in the hearts of the recipients. The expression of bFGF mRNA in the heart tissues were significantly increased in the model group (1.28±0.06) than in the control group (t= 10.46, P< 0.01); in the BMSCs group (1.37±0.05) than in the model group (t?= 3.39,P< 0.01); and in the BMSCs+bFGF group (1.44±0.03) than in the BMSCs group (t=2.86,P= 0.01). As shown by Western Blotting test, the bFGF protein expression level of the heart tissues was the lowest in the normal control, but significantly higher in the model group than in the control group (1.31±0.09vs1.00±0.00,t= 5.48,P= 0.01), in the BMSCs group than in the model group (1.46?±0.05vs1.31±0.09,t= 2.68,P= 0.03), and in the BMSCs+bFGF group than in the BMSCs group (1.84±0.09vs1.46±0.05,t= 6.79,P< 0.01).

Conclusion

Transplantation with BMSCs or bFGF-transfected BMSCs can both improve cardiac function in rats with adriamycin-induced heart failure, while the effect of bFGF-transfected BMSCs may be better than BMSCs only.

Key words: Basic fibroblast growth factor, Mesenchymal stem cells, Cell transplantation, Heart failure

表1 各组大鼠经BMSCs移植术后第4周左室功能比较(±s)

分组	n	LVSP（mmHg）	LVDEP（mmHg）	LV+dP/dt（mmHg/s）	LV-dP/dt（mmHg/s）
正常对照组	8	121.13±12.28	3.86±1.25	3671.25±172.50	3221.63±259.57
模型组	7	81.29±12.39^a	16.43±4.12^a	2344.29±98.63^a	2244.29±103.10^a
BMSCs组	8	97.00±6.39^ab	12.00±2.73^ab	2876.25±118.31^ab	2726.25±303.23^ab
BMSCs+bFGF组	8	109.38±12.78^abc	9.25±1.67^abc	3037.50±161.22^abc	3000.13±149.77^bc
F值	?	17.29	36.61	111.11	26.54
P值	?	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01

表1 各组大鼠经BMSCs移植术后第4周左室功能比较(±s)

分组	n	LVSP（mmHg）	LVDEP（mmHg）	LV+dP/dt（mmHg/s）	LV-dP/dt（mmHg/s）
正常对照组	8	121.13±12.28	3.86±1.25	3671.25±172.50	3221.63±259.57
模型组	7	81.29±12.39^a	16.43±4.12^a	2344.29±98.63^a	2244.29±103.10^a
BMSCs组	8	97.00±6.39^ab	12.00±2.73^ab	2876.25±118.31^ab	2726.25±303.23^ab
BMSCs+bFGF组	8	109.38±12.78^abc	9.25±1.67^abc	3037.50±161.22^abc	3000.13±149.77^bc
F值	?	17.29	36.61	111.11	26.54
P值	?	< 0.01	< 0.01	< 0.01	< 0.01

图1 光学显微镜下观察大鼠心脏心脏切片的BrdU免疫组化（SABC，×400）

图2 Western Blotting法检测BMSCs移植对大鼠心室组织bFGF蛋白表达的影响

图3 Western Blotting法检测BMSCs移植对大鼠心室组织bFGF蛋白表达的影响

1	彭澍，吴平生.曲美他嗪治疗中国人群非缺血性心肌病慢性心力衰竭临床疗效的Meta分析[J].临床荟萃, 2011, 26(21):1848-1851, 1855.
2	肖丽，智永超.骨髓间充质干细胞联合环磷酸腺苷葡胺治疗心力衰竭大鼠的实验研究[J].临床和实验医学杂志, 2017, 16(2):118-120.
3	艾金伟，刘盈，刘楚繁,等.自体骨髓间充质干细胞治疗扩张性心肌病:安全和有效性的Meta分析[J].中国组织工程研究, 2017, 38(5):780-788.
4	侯永兰，杨东伟.静脉移植骨髓间充质干细胞对心肌病心力衰竭心功能的影响[J]. 2016, 20(23):3413-3418.
5	何作云，冯兵，周小波.急性压力超负荷心脏局部碱性成纤维细胞生长因子和肾素血管紧张素系统的变化及其意义[J].中华心血管病杂志, 1999, 27(1):64-67.
6	王本臻，毛成刚，李荣,等.人脐带间充质干细胞肌肉注射对多柔比星诱导扩张型心肌病大鼠心功能及心肌超微结构的影响[J].中华实用儿科临床杂志, 2016, 31(1):28-32.
7	Huang J, Zhang Z, Guo J, et al. Genetic modification of mesenchymal stem cells overexpressing CCR1 increases cell viability, migration, engraftment, and capillary density in the injured myocardium[J]. Circ Res, 2010, 106(11):1753-1762.
8	Van Den Akker F, Deddens JC, Doevendans PA, et al. Cardiac stem cell therapy to modulate inflammation upon myocardial infarction[J]. Biochim Biophys Acta, 2013, 1830(2):2449-2458.
9	Tse HF, Kwong YL, Chan JK, et al. Angiogenesis in ischaemic myocardium by intramyocardial autologous bone marrow mononuclear cell implantation[J].Lancet, 2003, 361(9351):47-49.
10	Kocher AA, Schuster MD, Szabolcs MJ, et al. Neovascularization of ischemic myocardium by human bone-marrow-derived angioblasts prevents cardiomyocyte apoptosis, reduces remodeling and improves cardiac function[J]. Nat Med, 2001, 7(4):430-436.
11	Ciulla MM, Lazzari L, Pacchiana R, et al. Homing of peripherally injected bone marrow cells in rat after experimental myocardial injury[J]. Haematologica, 2003, 88(6):614-621.
12	冯吉.骨髓间充质干细胞的旁分泌作用[J].重庆医学, 2011, 40(13): 1332-1333.
13	Tang YL, Zhao Q, Qin X, et al. Paracrine action enhances the effects of autologous mesenchymal stem cell transplantation on vascular regeneration in rat model of myocardial infarction[J].Ann Thorac Surg, 2005, 80(1):229-236; discussion 236-237.
14	丁焕文，何锡煌.碱性成纤维细胞生长因子的生物学功能[J].中华创伤杂志, 1995 (3):189-191.
15	李琦，张荣利，李贻奎,等.心肌梗死后心力衰竭大鼠超声心动指标与体内VEGF,BNP的变化关系[J].现代检验医学杂志, 2009, 24(1):73-75.
16	倪菁，李伟明，郭荣.细胞内信号通路对心肌肥大调控作用的研究进展[J].临床与病理杂志, 2017, 37(1):168-176.
17	张琳，居士明，王敢,等.成纤维细胞生长因子修饰的骨髓间充质干细胞移植对颅脑损伤模型大鼠神经功能的改善机制分析[J].临床和实验医学杂志, 2016, 15(12):1137-1140.
18	宋燕峰，曹洁.碱性成纤维细胞生长因子转染骨髓间充质干细胞移植治疗肺动脉高压[J].中国组织工程研究, 2015, 19(6):918-922.
19	田雪品，刘海英.碱性成纤维细胞生长因子基因真核表达载体转染骨髓间充质干细胞移植治疗糖尿病[J].中国组织工程研究, 2016, 20(36):5385-5391.
20	王晓艳，苏又苏，苏卓娃,等. hbFGF基因治疗心肌梗死的实验研究[J].中西医结合心脑血管病杂志, 2009, 7(6):707-709.

[1]	李颖, 潘绍卿, 丁明岩, 孙丹丹, 曲海波, 侯培培, 朱芳. 实时三维超声心动图对高度房室传导阻滞伴射血分数保留的心力衰竭患者左束支区域起搏后左心室功能及同步性的评价[J]. 中华医学超声杂志（电子版）, 2023, 20(04): 430-436.
[2]	孔欣, 宋宝全, 刘吟, 张剑, 仇惠英, 吴德沛. 异基因造血干细胞移植并发难治性呃逆一例[J]. 中华移植杂志(电子版), 2023, 17(04): 253-255.
[3]	唐英俊, 李华娟, 王赛妮, 徐旺, 刘峰, 李羲, 郝新宝, 黄华萍. 人脐带间充质干细胞治疗COPD小鼠及机制分析[J]. 中华肺部疾病杂志(电子版), 2023, 16(04): 476-480.
[4]	李晔, 何洁, 胡锦秀, 王金祥, 田川, 潘杭, 陈梦蝶, 赵晓娟, 叶丽, 张敏, 潘兴华. 高活性间充质干细胞干预猕猴卵巢衰老的研究[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(04): 210-219.
[5]	龙慧玲, 林蜜, 邵婷. 三维球体间充质干细胞培养技术的研究进展及其应用[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(04): 229-234.
[6]	刘文慧, 吴涛, 张曦. 间充质干细胞联合血小板生成素受体激动剂在异基因造血干细胞移植后血小板恢复中的研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(04): 242-246.
[7]	王红敏, 谢云波, 王彦虎, 王福生. 间充质干细胞治疗新冠病毒感染的临床研究进展[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2023, 13(04): 247-256.
[8]	杨蕴钊, 周诚, 石美涵, 赵静, 白雪源. 人羊水间充质干细胞对膜性肾病大鼠的治疗作用[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2023, 12(04): 181-186.
[9]	宋艳琪, 任雪景, 王文娟, 韩秋霞, 续玥, 庄凯婷, 肖拓, 蔡广研. 间充质干细胞对顺铂诱导的小鼠急性肾损伤中细胞铁死亡的作用[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2023, 12(04): 187-193.
[10]	陈客宏. 干细胞外泌体防治腹膜透析腹膜纤维化新技术研究[J]. 中华肾病研究电子杂志, 2023, 12(03): 180-180.
[11]	梁宇同, 丁旭, 马国慧, 黄艳红. 间充质干细胞在宫腔粘连治疗中的研究进展[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(05): 596-599.
[12]	王震, 杨晓月, 苏康康, 王朝阳, 李少杰, 陈淑霞, 谷剑. β受体阻滞剂对心力衰竭合并房颤患者预后影响的研究进展[J]. 中华临床医师杂志(电子版), 2023, 17(04): 479-482.
[13]	杨旭希, 郑吉洋, 陈秀梅, 陈淑玲, 杨峻青, 苏芝琪, 左咏臻, 广东省医师协会心力衰竭专业医师分会, 广东省护士协会介入护士分会. 慢性心力衰竭患者容量管理护理专家共识[J]. 中华介入放射学电子杂志, 2023, 11(03): 201-207.
[14]	孔倩文, 刘姗, 曾彩虹, 曾庆春. 有氧运动和抗阻运动对心力衰竭患者心率变异性影响的观察性研究[J]. 中华心脏与心律电子杂志, 2023, 11(03): 160-164.
[15]	张诚霖, 李学美, 巫惠心, 李晓燕. 心力衰竭患者容量管理护理质量评价指标体系的构建[J]. 中华心脏与心律电子杂志, 2023, 11(03): 173-178.

阅读次数

全文

摘要

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

Influence of transplantation with basic fibroblast growth factor gene-transfected bone mesenchymal stem cells on heart function in rats with heart failure

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

Influence of transplantation with basic fibroblast growth factor gene-transfected bone mesenchymal stem cells on heart function in rats with heart failure