【摘要】：目的：探討有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合G-CSF干預(yù)對(duì)MI大鼠骨髓干細(xì)胞(Bone marrow stem cells, BMSCs)動(dòng)員歸巢的影響及其可能機(jī)制。 方法：健康3月齡雄性SD大鼠96只,分為安靜對(duì)照組(N組)、心肌梗死組(MI組)、MI+有氧運(yùn)動(dòng)組(ME組)、MI+動(dòng)員劑組(MG組)、MI+動(dòng)員劑+有氧運(yùn)動(dòng)組(MGE組)、MI+阻斷劑+有氧運(yùn)動(dòng)組(MAE組)、MI+阻斷劑+動(dòng)員劑組(MAG組)以及MI+阻斷劑+動(dòng)員劑+有氧運(yùn)動(dòng)組(MAGE組),共8組,每組12只。大鼠MI模型采用左冠狀動(dòng)脈結(jié)扎術(shù)；各阻斷劑組大鼠在MI后1h皮下注射AMD3100(200μg/kg/12h),連續(xù)使用6d；各動(dòng)員劑組大鼠在MI后3h皮下注射G-CSF (10μg/kg/d),連續(xù)使用5d,建立大鼠BMSCs動(dòng)員模型；各運(yùn)動(dòng)組大鼠手術(shù)后1w進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),起始速度為10m/min,時(shí)間為10min,坡度為5。,速度逐漸增加至16m/min,時(shí)間持續(xù)至50min(含起始運(yùn)動(dòng)時(shí)間10min)；1w后起始運(yùn)動(dòng)時(shí)間縮短為5min,其它參數(shù)均不變,以上運(yùn)動(dòng)方案每周5d。運(yùn)動(dòng)8w結(jié)束后測(cè)量大鼠血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)；HE、Masson染色觀察心肌組織結(jié)構(gòu)變化；免疫組織化學(xué)法和Western-Blot法觀察測(cè)試心臟HIF-1、MCP-1、SDF-1、CXCR4、CD29、CD34、 CD44、CD90、c-kit和VLA-4蛋白表達(dá)。 結(jié)果： 1心功能測(cè)定結(jié)果：ECG顯示,與N組相比,MI組大鼠心率加快,呈典型的MI特征,T波電壓顯著降低(p0.01),與MI組相比,ME組、MG組和MGE組大鼠心率顯著減慢(p0.01),QRS間期和QT間期顯著降低(p0.01),T波電壓顯著升高(p0.01),與ME組相比,MAE組大鼠T波電壓顯著升高(p0.05),與MG組相比,MAG組大鼠心率加快(p0.05),T波電壓顯著升高(p0.01)；與MGE組相比,MAGE組大鼠QRS間期和QT間期顯著降低,T波電壓顯著升高(p0.01)；血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)測(cè)試顯示,MI組大鼠LVSP、±dp/dtmax顯著低于N組,而LVEDP則顯著升高(p0.01)；與MI組相比,ME組和MGE組大鼠LVSP顯著升高(p0.05,p0.01),ME組、MG組和MGE組大鼠-dp/dtmax顯著升高(p0.01)；ME組和MGE組大鼠LVEDP顯著下降(p0.05,p0.01)；與ME組相比,MAE組大鼠LVSP和+dp/dtmax顯著升高(p0.05),-dp/dtmax顯著升高(p0.01)；與MG組相比,MAG組大鼠+dp/dtmax顯著升高(p0.05),-dp/dtmax顯著升高(p0.01)；與MGE組相比,MAGE組大鼠±dp/dtmax顯著升高(p0.01)。 上述結(jié)果表明,MI嚴(yán)重?fù)p害了心功能,有氧運(yùn)動(dòng)和／或動(dòng)員劑干預(yù)均可顯著提升大鼠心功能,且二者聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)于單一因素干預(yù)；在使用AMD3100之后,心功能較之仍有不同程度的提升。 2組織學(xué)觀察結(jié)果顯示：Masson染色結(jié)果表明,膠原纖維呈藍(lán)紫色,心肌細(xì)胞呈粉紅色；MI組大鼠可見(jiàn)典型的心肌纖維化,在瘢痕區(qū)膠原纖維過(guò)度增生,心肌細(xì)胞大量壞死。ME組和MG組梗死區(qū)膠原纖維較MI組有所減少,瘢痕面積縮小,膠原纖維與心肌細(xì)胞交錯(cuò)分布；MGE組梗死區(qū)可見(jiàn)心肌替代性纖維化程度明顯減輕,心肌細(xì)胞明顯增多；AMD3100干預(yù)后,MAE組和MAG組大鼠MI程度較ME組和MG組進(jìn)一步減小,瘢痕面積顯著縮小,大量膠原纖維消失,有心肌細(xì)胞再生；MAGE組大鼠可見(jiàn)心肌細(xì)胞大量再生,僅有少量膠原纖維存在,壞死現(xiàn)象顯著減輕,梗死區(qū)幾乎無(wú)炎性細(xì)胞浸潤(rùn),非梗死區(qū)心肌細(xì)胞橫紋及閏盤(pán)結(jié)構(gòu)清楚,排列整齊。 上述結(jié)果表明,MI嚴(yán)重破壞了心肌組織的正常結(jié)構(gòu)；MI后通過(guò)有氧運(yùn)動(dòng)和／或動(dòng)員劑干預(yù)可有效改善梗死組織結(jié)構(gòu),提高心肌實(shí)質(zhì)成分和間質(zhì)成分的比例,且二者聯(lián)合作用的效果更為顯著。AMD3100阻斷后,梗死面積顯著縮小,有大量心肌細(xì)胞再生,提示聯(lián)合應(yīng)用AMD3100對(duì)梗死心肌的修復(fù)起到一定的促進(jìn)作用。 3趨化因子表達(dá)結(jié)果：免疫組化結(jié)果顯示,HIF-1陽(yáng)性顆粒主要表達(dá)于胞核呈棕黃色,MCP-1主要表達(dá)于胞漿,正常心肌組織中可見(jiàn)HIF-1、MCP-1少量表達(dá),心臟MI區(qū)及邊緣區(qū)存在HIF-1陽(yáng)性表達(dá)顯著增多現(xiàn)象；ME組、MG組和MGE組HIF-1陽(yáng)性表達(dá)明顯減少,MCP-1陽(yáng)性顆粒顯著增多；AMD3100干預(yù)后,MAG組和MAE組HIF-1、MCP-1陽(yáng)性表達(dá)顯著增多；MAGE組HIF-1、MCP-1陽(yáng)性表達(dá)顯著,且可明顯觀察到在心肌樣細(xì)胞中表達(dá)增多,梗死面積顯著減小。WB結(jié)果顯示,MI后HIF-1表達(dá)明顯增加,ME組、MG組和MGE組HIF-1的表達(dá)顯著下降(p0.01),MCP-1蛋白表達(dá)均顯著升高(p0.01)。在使用阻斷劑后,與ME組相比,MAE組MCP-1、HIF-1表達(dá)顯著升高(p0.01)；與MG組相比,MAG組MCP-1、HIF-1表達(dá)也顯著升高(p0.01)；MAGE組較MGE組MCP-1、HIF-1蛋白表達(dá)顯著升高(p0.01)。 上述結(jié)果表明,MI區(qū)缺血缺氧導(dǎo)致HIF-1因子表達(dá)增加,炎癥反應(yīng)促使趨化因子MCP-1表達(dá)上調(diào)；有氧運(yùn)動(dòng)和/或動(dòng)員劑干預(yù)可快速降解HIF-1,有效修復(fù)梗死心肌,MCP-1能夠進(jìn)一步促進(jìn)其表達(dá)；AMD3100干預(yù)后,HIF-1細(xì)胞內(nèi)聚集,聚集的HIF-1反過(guò)來(lái)又可促進(jìn)血管形成和改善細(xì)胞的物質(zhì)代謝,改善缺血心肌血供,AMD3100同時(shí)也誘導(dǎo)單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞分泌釋放更多的MCP-1,趨化作用更加顯著。 4干細(xì)胞動(dòng)員歸巢通路相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)結(jié)果：免疫組化結(jié)果顯示,正常心肌組織中鮮見(jiàn)SDF-1棕黃色顆粒,而CXCR4、CD44和VLA-4有少量表達(dá),MI后各指標(biāo)陽(yáng)性表達(dá)均增加；與MI組相比,有氧運(yùn)動(dòng)和／或動(dòng)員劑干預(yù)后,SDF-1和CXCR4蛋白表達(dá)增加,CD44和VLA-4表達(dá)增多；AMD3100干預(yù)后,仍可見(jiàn)各指標(biāo)陽(yáng)性顆粒。WB結(jié)果顯示,與N組相比,MI組CD44和VLA-4蛋白表達(dá)顯著升高(p0.01)；ME組及MGE組SDF-1蛋白表達(dá)均顯著高于MI組(p0.01),MG組和MGE組CXCR4蛋白表達(dá)均顯著高于MI組(p0.01,p0.05),MGE組CD44表達(dá)顯著高于MI組(p0.01),ME組、MG組和MGE組VLA-4蛋白表達(dá)均顯著升高(p0.01)；AMD3100干預(yù)后,MAG組CXCR4表達(dá)顯著高于MG組(p0.05),MAGE組CXCR4蛋白表達(dá)顯著高于MGE組(p0.01),與ME組相比,MAE組CD44表達(dá)顯著升高(p0.01)；與MG組相比,MAG組CD44表達(dá)顯著升高(p0.01)；與MG組相比,MAG組VLA-4表達(dá)顯著下降(p0.01)。 上述結(jié)果表明,SDF-1/CXCR4信號(hào)軸及粘附分子CD44和VLA-4在有氧運(yùn)動(dòng)和/或動(dòng)員劑干預(yù)的MI大鼠BMSCs動(dòng)員歸巢中起重要作用,然而,聯(lián)合使用AMD3100之后,其并未削弱BMSCs歸巢到受損組織,提示有氧運(yùn)動(dòng)和/或G-CSF干預(yù)可能通過(guò)激活心肌固有干細(xì)胞或通過(guò)其它信號(hào)通路的介導(dǎo)參與了梗死心肌的修復(fù)過(guò)程,此外阻斷劑的劑量也有待進(jìn)一步研究。 5歸巢效應(yīng)相關(guān)指標(biāo)表達(dá)結(jié)果：免疫組化結(jié)果顯示,CD29、CD34、CD90和c-kit的陽(yáng)性顆粒呈棕黃色,主要表達(dá)于胞漿和胞膜。N組鮮見(jiàn)CD29、CD34、CD90和c-kit陽(yáng)性表達(dá)；心臟MI區(qū)及邊緣區(qū)存在CD29、CD34、CD90和c-kit陽(yáng)性表達(dá)；ME組和MG組CD29、CD34、CD90和c-kit陽(yáng)性表達(dá)明顯增多,MGE組、MAG組和MAE組陽(yáng)性表達(dá)顯著增多；MAGE組CD29、CD34、CD90和c-kit陽(yáng)性表達(dá)顯著,且可明顯觀察到在心肌樣細(xì)胞中表達(dá)增多。WB結(jié)果顯示,ME組、MG組和MGE組的心肌CD29表達(dá)顯著高于MI組(p0.01),MGE組的心肌CD34和c-kit表達(dá)顯著高于MI組(p0.01),MG組c-kit顯著升高(p0.05),與ME組相比,MAE組CD29和c-kit表達(dá)顯著升高(p0.01,p0.05),MAG組CD29、CD90表達(dá)顯著高于MG組(p0.01),MAGE組CD29、CD90和c-kit表達(dá)顯著高于MGE組(p0.01,p0.01,p0.05)。 上述結(jié)果表明,正常心肌組織中干細(xì)胞數(shù)目較少,MI發(fā)生后可促使少量干細(xì)胞趨化到梗死區(qū)；通過(guò)有氧運(yùn)動(dòng)和／或動(dòng)員劑干預(yù)可有效動(dòng)員BMSCs趨化歸巢到受損局部,且二者聯(lián)合作用效果更為顯著；AMD3100可阻斷CXCR4與SDF-1的結(jié)合,動(dòng)員更多的BMSCs釋放入外周血,在除SDF-1外的其他趨化因子的作用下有更多的干細(xì)胞歸巢到受損心肌。 結(jié)論： 1MI嚴(yán)重破壞了心肌組織的正常結(jié)構(gòu),梗死區(qū)膠原纖維大量增生,左室收縮舒張功能?chē)?yán)重受損,趨化因子HIF-1、MCP-1和SDF-1,黏附分子CD44和VLA-4,干細(xì)胞表面標(biāo)志物CD29、CD34、CD90、CXCR4和c-kit在梗死周邊區(qū)均有少量表達(dá)。 2有氧運(yùn)動(dòng)和/或G-CSF干預(yù)可顯著減小MI面積,心功能明顯提高,SDF-1/CXCR4信號(hào)軸在二者介導(dǎo)的BMSCs動(dòng)員過(guò)程中作用顯著,有氧運(yùn)動(dòng)/或G-CSF干預(yù)還能促使趨化因子表達(dá)上調(diào),使更多的干細(xì)胞遷移到受損局部,且二者聯(lián)合作用的效果優(yōu)于單一因素干預(yù)。 3聯(lián)合應(yīng)用CXCR4特異性拮抗劑AMD3100后,缺血心肌組織處干細(xì)胞表面標(biāo)志物CD29、CD34、CD90、CXCR4和c-kit仍有較高表達(dá),梗死及梗死周邊區(qū)有大量心肌細(xì)胞再生,趨化因子及黏附分子的表達(dá)也處于高表達(dá)水平,進(jìn)一步促進(jìn)了梗死心肌的修復(fù),提高了心功能。推測(cè),MI后除SDF-1/CXCR4信號(hào)軸外,BMSCs還可通過(guò)非CXCR4效應(yīng)歸巢到受損心肌且效果顯著,抑或通過(guò)心肌固有干細(xì)胞的激活發(fā)揮作用,再者對(duì)于阻斷劑的給予劑量仍需做進(jìn)一步的研究。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：G804.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2263916