第一部分生长抑制特异性基因6过表达促进缺氧缺血骨髓间充质干细胞存活目的:研究生长抑制特异性基因6过表达对缺氧缺血骨髓间充质干细胞存活的影响。方法:分离纯化雄性Spraque-Dawley（SD）成年大鼠（200-250g）骨髓间充质干细胞（MSCs）,流式细胞术鉴定其表面标志。逆转录腺病毒系统将转导GFP基因和Gas6基因到MSCs(MSC^Gas6),并将编码绿色荧光蛋白（GFP）基因的腺病毒空质粒转染的MSCs作为对照组(MSC^Null)。采用Western Blot和免疫荧光法检测Gas6基因在MSCs中的表达情况。在缺氧条件下（95%氮和5%二氧化碳）培养24小时。随后对细胞活力及凋亡情况进行评估,并定量检测培养物上清液细胞损伤标志物乳酸脱氢酶（LDH）含量。通过结扎SD雌性大鼠冠状动脉左前降支（LAD）产生心肌梗死。假手术组大鼠未进行冠状动脉结扎。通过观察结扎后左心室的苍白变色和心电图上的ST抬高来确认心肌梗死造模成功。在梗塞周围区域的5个不同部位注射5×10⁶个MSC^Null或MSC^Gas6或单独等量PBS（50μl）。在细胞移植后1,3和21天,使用聚合酶链式反应（Real-Time Polymerase Chain Reaction）分析梗死心肌边缘区大鼠性别决定区的Y染色体（SRY）基因和GFP基因的表达情况。采用Western blot检测,阐明在缺氧条件下Gas6工程化MSCs存活增强的分子机制。结果:在低氧条件下,MSC^Gas6显示出更高的存活力,且LDH释放明显减少。ELISA检测表明,Gas6基因工程构建的MSCs分泌的Gas6基因产物显著增加。流式细胞分析表明,Gas6过表达显著降低缺氧诱导的MSC凋亡。在常氧条件下,MSC^Gas6和MSC^Null之间的存活率没有显着差异。蛋白质印迹显示,在缺氧24小时后,Axl磷酸化显著增加1.7±0.3倍,Akt磷酸化在在MSC^Gas6中增强2.1±0.3倍。此外,Bcl-2和Bax蛋白水平在缺氧的MSC中均增加,MSC^Gas6中的Bcl-2增加程度明显高于MSC^Null（p<0.05）,而MSC^Gas6中的Bax表达量与MSC^Null对照相比明显减少（p<0.05）。与MSC^Null组相比,缺氧处理的MSC^Gas6组Bcl-2/Bax比率增加2.8倍。Axl siRNA敲低Axl的表达,显著抑制缺氧损伤的MSC^Gas6中Akt的磷酸化,阻断MSC^Gas6中的Bcl-2/Bax比率的增加和caspase-3活性的降低,并极大地消除了Gas6对缺氧性损伤的MSC的促存活和抗凋亡作用,并且加了MSC^Gas6的损伤标记物LDH的释放。结论:我们的研究结果表明Gas6可以保护MSCs缺氧性损伤。Gas6工程化的MSCs预期在缺血心肌中保持其抗凋亡特性,促进心肌修复。增强的Gas6/Axl自分泌信号通过,或者至少部分地通过激活Akt以及提高下游抗凋亡Bcl-2蛋白和促凋亡Bax蛋白比例（Bcl-2/Bax）,进而促进细胞存活。第二部分生长抑制特异性基因6过表达促进骨髓间充质干细胞旁分泌减轻心肌细胞凋亡目的:通过构建过表达生长抑制特异性基因6骨髓间充质干细胞(MSC^Gas6),观察和探讨MSC^Gas6旁分泌作用,及其对缺氧缺血条件下心肌细胞存活和凋亡的影响,并探讨相关机制。方法:收集上述在常氧和缺氧条件下各组MSCs的培养上清液,采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测各组MSCs培养基中的四种主要生长因子,包括:血管内皮生长因子（VEGF）,和碱性成纤维细胞生长因子（b FGF）,胰岛素样生长因子-1（IGF-1）和基质细胞衍生因子（SDF）的分泌水平。通过si RNA干扰实验和通路阻断剂干预实验,研究缺氧条件下MSC^Gas6的四种生长因子的分泌及相关机制。为了进一步评估MSCs释放的生长因子对缺氧损伤后新生大鼠心肌细胞（NRCMs）的影响,我们从缺氧处理24小时的MSC^Gas6或MSC^Null收集无血清条件培养基。产生条件培养基（CM）如下:将MSC^Null或MSC^Gas6置于无血清Iscove’s改良的Dulbecco’s培养基（IMDM）缺氧培养24小时,收集培养基并用于体外实验。分离培养新生大鼠心肌细胞（NRCMs）。体外研究中,在缺氧条件下（95%N 2和5%CO 2）,将心肌细胞与来自MSCs的普通培养基（NM）或条件培养基（CM）中培养24小时。通过MTS测定法检测心肌细胞活力,通过TUNEL染色评估心肌细胞凋亡情况。此外,我们还将乳鼠心肌细胞用特异性VEGF受体抑制剂（CBO-P11）,特异性FGFR拮抗剂（PD-161570）,特异性SDF受体抑制剂（AMD3100）或特异性IGF-1R抑制剂（PPP）预处理1小时,然后在缺氧条件下用来自MSC^Null或MSC^Gas6的CM培养24小时,并评估MSC^Gas6的条件培养基(CM-MSC^Gas6)和MSC^Null的条件培养基(CM-MSC^Null)对缺氧条件下培养的乳鼠心肌细胞的细胞保护作用是否依赖于旁分泌生长因子VEGF,b FGF,SDF和IGF-1。结果:酶联免疫吸附测定（ELISA）显示,两组MSCs缺氧处理后VEGF,b FGF,SDF和IGF-1的分泌水平均增加。与MSC^Null相比,MSC^Gas6的VEGF分泌增加超过85%,b FGF增加约67%,SDF增加58%,IGF-1增加32%。然而,在正常条件下培养MSC时,各组之间生长因子分泌量没有显着差异。Axl敲低,显著阻断了缺氧条件下MSC^Gas6中核HIF-1α蛋白的上调（降低超过34%）,同时明显抑制了缺氧条件下MSC^Gas6的四种生长因子的分泌（分别减少超过38%,33%,30%,23%）。并且,HIF-1α的沉默导致缺氧时MSC^Gas6分泌VEGF,b FGF,SDF和IGF-1显著下降。另外,特异性PI3K/Akt抑制剂LY294002阻断了Gas6诱导的核HIF-1α蛋白水平的增加。TUNEL检测显示,与MSC^Null(CM-MSC^Null)条件培养基培养下心肌细胞凋亡细胞核数（7.2±1.3%）和正常培养基（NM）（16±2.6%）相比,在低氧处理的CMMSC^Gas6条件培养基(CM-MSC^Gas6)共培养下的心肌细胞凋亡细胞核数减少到4.2±0.9%（p<0.05）,心肌细胞凋亡显著减少。通过MTS测定评估24小时缺氧培养后心肌细胞活力。在正常培养基中进行低氧处理后,NRCMs的活力与常氧对照相比显着降低约65%。与CM-MSC^Null相比,CM-MSC^Gas6培养条件下的活性NRCM数量增加约33%。CBO-P11,PD-161570,AMD3100和PPP极大地抑制了Gas6诱导的细胞保护作用。结论:基因工程化MSCs通过其增强的Gas6/Axl自分泌信号,可以有效促进缺氧条件下生长因子VEGF,b FGF,SDF和IGF-1分泌增加,进而保护新生大鼠心肌细胞免于缺氧损伤。Gas6在缺氧条件下通过Axl/Akt/HIF-1α级联信号促进了VEGF,b FGF,SDF和IGF-1的分泌。这些结果强烈支持我们的假设,即Gas6修饰的MSC通过旁分泌的细胞保护机制,对心肌细胞产生更强的保护效应。第三部分生长抑制特异性基因6过表达的骨髓间充质干细胞移植改善心功能异常并促进心脏修复目的:通过构建心肌梗死模型,观察和探讨生长抑制特异性基因6过表达的骨髓间充质干细胞移植对心功能异常和心肌损伤的影响。方法:通过结扎SD雌性大鼠冠状动脉左前降支（LAD）产生心肌梗死。假手术组大鼠未进行冠状动脉结扎。通过观察结扎后左心室的苍白变色和心电图上的ST抬高来确认心肌梗死造模成功。在梗塞周围区域的5个不同部位注射5×10⁶个MSC^Null或MSCGas 6或单独等量PBS（50μl）。在细胞移植3周后超声心动图评估心脏功能,评估指标包括左室射血分数（LVEF）,左室短轴缩短率（FS）,左心室舒张末期内径（LVEDD）和左心室收缩末期内径（LVESD）。随后将心脏在4%多聚甲醛溶液中固定并包埋在石蜡中,用Trichrome-Masson染色以确定梗死面积。使用Image J软件测量瘢痕的长度和整个周长。瘢痕范围计算为疤痕和心室大小的比例,并以百分比表示。从三个横截面测量的平均值用于统计分析。结果:超声心动图检查显示,与假手术组相比,心肌梗死组大鼠心功能明显下降,具体表现在左室短轴缩短率（FS）和射血分数（LVEF）明显下降,而左室舒张末期内径（LVEDD）,左室收缩末期内径（LVESD）和室间隔厚度（IVS）显著升高。心肌梗死3周后,MSC^Gas6组大鼠左室功能（LVEF:46.3±6.8%;FS:34.1±4.19%;LVEDD:5.4±0.5mm;LVESD:4.5±0.5mm）,与MSC^Null组大鼠（LVEF:37.4±4.9%;FS:28.9±3.3%;LVEDD:6.3±0.7mm;LVESD:5.3±0.6mm）相比明显改善（p<0.05）。与PBS处理组相比,MSC^Gas6和MSC^Null组均显示心功能显著改善。此外,masson-trichrome染色显示,与PBS对照组（46.5±4.9%）相比,两组均显示出明显减少的瘢痕程度,MSC^Gas6组梗死面积（15.7±3.5%）比MSC^Null组（20.6±3.3%）减少24%（p<0.05）。结论:心肌内移植Gas6过表达的MSCs可显著改善心肌梗死后的心功能并限制梗死面积,提高骨髓间充质干细胞治疗心肌梗死的疗效。