内皮祖细胞动员与移植促进内皮修复预防再狭窄及相关机制的研究

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背景:再狭窄是介入心脏病学所面临的巨大挑战,其主要病理特征为新内膜形成,而始动因素则为内皮细胞受损,内皮损伤和修复与再狭窄密切相关,内皮修复可能成为再狭窄预防的下一靶标。近年来发现他汀类药物除降脂作用外,还能有效抑制再狭窄,且该效应常伴有内皮修复加速与内皮祖细胞(EPCs)动员,但他汀类药物的防再狭窄效应与内皮修复及血液中EPCs水平的统计学相关性目前报道甚少,他汀类药物在增加外周血EPCs数量的同时是否同时增强其增殖、黏附和迁移功能也不明确,除动员外他汀类药物可否促进球囊损伤局部血管平滑肌细胞表达VEGF以引导EPCs归巢,目前尚未见报道。目的:观察阿托伐他汀防再狭窄效应与再内皮化率的相关性,探讨相关机制是否涉及增加外周血EPCs数量,增强其增殖、黏附、迁移功能,以及促进球囊损伤局部血管平滑肌细胞表达VEGF以引导EPCs归巢。方法:40只SD大鼠随机均分为假手术组、损伤未干预组、损伤即时处死组和阿乐组。后三组行颈总动脉球囊损伤造模,其中损伤即时处死组仅用于确认内皮剥脱的完全性。除损伤未干预组外,各组均于1周时取血5毫升,分离单个核细胞,M199培养基培养成内皮祖细胞并行Dil-acLDL和FITC-UEA-1双标鉴定,检测各组大鼠EPCs的数量与增殖、黏附、迁移功能。4周后所有动物处死取损伤段血管,弹力染色并计算内膜、中膜面积比值I/M以评价再狭窄程度,伊文氏兰染色并计算再生内皮面积、总面积比值An/At以评价再内皮化率,免疫组化与RT-PCR分别检测血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白与mRNA表达。结果:1.与损伤未干预组相比,阿乐组内膜、中膜面积比值I/M减轻(1.70±0.05比0.90±0.04,P<0.001),再内皮化率An/At提高(15.05±2.61%比65.88±2.86%,P<0.001)。2.与损伤未干预组相比,阿乐组外周血EPCs数量(32.70±3.53比43.40±4.93,P<0.001)与增殖(0.13±0.02比0.17±0.03,P<0.01)、黏附(34.80±2.86比75.40±2.22,P<0.001)、迁移功能(9.40±2.07比33.80±2.50,P<0.001)提高,损伤处平滑肌VEGF蛋白(免疫组化评分9.50±1.51比15.70±2.71,P<0.001)及mRNA表达增强(0.86±0.06比1.30±0.04,P<0.001)。3.阿乐组内膜、中膜面积比值I/M与再内皮化率An/At线性负相关(Pearson系数-0.85,P<0.01),再内皮化率An/At又与EPCs数量(Pearson系数0.74,P<0.05)及血管VEGF mRNA表达(Pearson系数0.66,P<0.05)呈线性正相关。结论:阿托伐他汀预防再狭窄效应与内皮修复有关,其促进内皮修复的机制可能涉及增加外周血EPCs数量,增强其增殖、黏附、迁移功能,以及促进球囊损伤局部血管平滑肌细胞表达VEGF以引导EPCs归巢。背景:越来越多的研究提示内皮损伤与修复可能与再狭窄密切相关,内皮修复可能成为再狭窄预防的下一靶标。阿托伐他汀与粒细胞集落刺激因子G-CSF皆能动员内皮祖细胞(EPCs),但它们的作用特点及疗效机制可能不尽相同,从而提示二者联合用药在动员EPCs修复内皮预防再狭窄方面可能较单一用药具有更好的疗效。鉴于他汀类药物防临床再狭窄疗效的有限性,探讨预防再狭窄的新药及相关联合用药具有潜在的应用价值。目的:观察粒细胞集落刺激因子在动员EPCs、加速内皮修复和预防再狭窄方面与阿托伐他汀的差别,以及二者联合用药的疗效。方法:50只SD大鼠数字随机法均分为假手术组、损伤未干预组、阿乐组、G-CSF组及阿乐与G-CSF联合用药组(简称联合组),除假手术组外各组行颈总动脉球囊损伤造模。各组均于1周时取血5毫升并分离单个核细胞,M199培养基培养,检测各组大鼠EPCs的数量与增殖、黏附、迁移功能。4周后所有动物处死取损伤段血管,弹力染色并计算内膜、中膜面积比值I/M以评价再狭窄程度,伊文氏兰染色并计算再生内皮面积、总面积比值An/At以评价再内皮化率,免疫组化与RT-PCR分别检测受损动脉局部血管内皮生长因子(VEGF)的蛋白与mRNA表达。结果:1.与损伤未干预组相比,G-CSF组外周血EPCs数量增多(32.70±3.53比96.70±3.40,P<0.001),增殖(0.13±0.02比0.22±0.03,P<0.001)、黏附(34.80±2.86比39.00±2.21,P<0.01)、迁移(9.40±2.07比13.30±2.06,P<0.01)功能增强,再内皮化率An/At提高(15.05±2.61%比80.47±2.55%,P<0.001),内膜、中膜面积比值I/M降低(1.70±0.05比0.89±0.04,P<0.001);50μg/kg.d的G-CSF抑制再狭窄效应与10mg/kg/d的阿托伐他汀比无差别(I/M 0.89±0.04比0.90±0.04,P>0.05)。G-CSF组内膜、中膜面积比值I/M与再内皮化率An/At呈线性负相关(Pearson系数-0.86,P<0.01),而再内皮化率An/At又与外周血EPCs数量呈线性正相关(Pearson系数0.80,P<0.01)。2.与抑制再狭窄效应同等的阿乐组比,G-CSF提高EPCs数量(43.40±4.93比96.70±3.40,P<0.001)和增殖力(0.17±0.03比0.22±0.03,P<0.01)作用更强,但在提高EPCs黏附力(75.40±2.22比39.00±2.21,P<0.001)与迁移力(33.80±2.53比13.30±2.06,P<0.001)方面不及。3.与损伤未干预组比,G-CSF组损伤处中膜及新生内膜平滑肌细胞VEGF蛋白(9.50±1.51比8.80±1.55,P>0.05)与mRNA表达(0.86±0.06比0.86±0.05,P>0.05)无明显变化。4.与防再狭窄效果相当的G-CSF对比,阿乐组再内皮化率An/At较低(80.47±2.55%比65.88±2.86%,P<0.001)。5.与G-CSF组和阿乐组相比,G-CSF与阿托伐他汀联合用药组在增加EPCs数量(G-CSF、阿乐组与联合组相比分别为96.70±3.40,43.40±4.93比148.40±4.65,P皆<0.001),提高EPCs增殖力(0.22±0.03,0.17±0.03比0.25±0.02,P皆<0.01)、黏附力(39.00±2.21,75.40±2.22比82.30±3.59,P皆<0.001)、迁移力(13.30±2.06,33.80±2.53比37.00±3.74,P皆<0.05)和加速内皮修复(80.47±2.55%,65.88±2.86%比95.29±1.80%,P皆<0.001)方面的作用更强,降低内膜、中膜面积比值I/M效果更强(0.89±0.04,0.90±0.04比0.32±0.03,P皆<0.001)。联合用药组内膜、中膜面积比值I/M与再内皮化率An/At呈线性负相关(Pearson系数-0.85,P<0.01),而再内皮化率An/At又与外周血EPCs数量呈线性正相关(Pearson系数0.72,P<0.05)。结论:G-CSF可通过动员EPCs加速内皮修复从而预防再狭窄,其机制涉及增加外周血EPCs的数量,增中膜及新生内膜平滑肌细胞VEGF mRNA表达,无促进EPCs向损伤血管强EPCs的增殖、黏附与迁移功能;与阿托伐他汀不同,G-CSF不增强损伤处局部归巢的作用;与防再狭窄效果相当的G-CSF对比,阿乐组再内皮化率较低,提示阿托伐他汀防再狭窄效应可能还涉及除内皮修复以外的其他机制;G-CSF与阿托伐他汀联合用药在动员EPCs、加速内皮修复与预防再狭窄方面较单一用药具有更好的疗效。背景:再狭窄的主要病理特征为新内膜形成,其始动因素则为内皮细胞受损,促进损伤血管的再内皮化可能对再狭窄的形成有抑制作用。由于内皮祖细胞(EPCs)参与损伤血管的再内皮化,动员或自体移植EPCs对于再狭窄防治具有重要意义。目前已有不少有关G-CSF等EPCs动员剂促进再内皮化预防再狭窄的报道,而EPCs体外扩增后自体移植方面的报道国内外目前尚不多见;基于他汀类药物预处理能改善EPCs的增殖、黏附和迁移等功能,阿托伐他汀预处理EPCs自体移植可能有更好的加速内皮修复抑制再狭窄的效果,该方面的研究目前尚未见报道。目的:以单纯EPCs自体移植作对照,观察EPCs经阿托伐他汀预处理后自体移植可否获得更好的加速内皮修复和预防再狭窄的疗效。方法:共50只雄性SD大鼠纳入实验,随机均分为假手术组(与实验第一部分共用)、损伤未干预组(与实验第一部分共用)、EPCs移植组、EPCs移植1周后处死组和阿托伐他汀预处理EPCs移植组。后4组行颈总动脉球囊损伤造模。三个移植组均于造模前3周时取血5毫升,分离单个核细胞,M199培养基培养传代3周,移植前行EPCs鉴定,其中移植1周后处死组在移植前1天以Brdu标记EPCs,以备1周后取血管损伤段行Brdu免疫荧光检测。各移植组在球囊损伤后即予尾静脉注射1×10~6个EPCs自体移植。4周后所有动物处死取损伤段血管,弹力染色并计算内膜、中膜面积比值I/M以评价再狭窄程度,伊文氏兰染色并计算再生内皮面积、总面积比值An/At以评价再内皮化率。结果:1.Brdu标记的EPCs自体移植1周后血管内膜上可检测到胞核Brdu免疫组化染色阳性的细胞,证实所移植细胞可迁移到血管内皮剥脱处。2.与损伤未干预组相比,EPCs自体移植组再内皮化率An/At提高(15.05±2.61%比84.47±2.56%,P<0.001),内膜、中膜面积比值I/M降低(1.70±0.05比0.84±0.03,P<0.001)。3.与EPCs自体移植组相比,经阿托伐他汀预处理的EPCs自体移植可获得更好的加速再内皮化(84.47±2.56%比97.15±2.50%,P<0.001)和降低内膜、中膜比值I/M(0.84±0.03比0.29±0.03,P<0.001)的疗效。4.EPCs移植组内膜、中膜面积比值I/M与再内皮化率An/At呈线性负相关(Pearson系数-0.89,P<0.01);阿托伐他汀预处理EPCs移植组内膜、中膜面积比值I/M与再内皮化率An/At亦呈线性负相关(Pearson系数-0.91,P<0.001)。结论:EPCs体外扩增自体移植可通过加速再内皮化而预防再狭窄;经阿托伐他汀预处理EPCs加速再内皮化和预防再狭窄的作用进一步增强。背景:冠心病的本质为血管病变,再狭窄的原发病因为球囊损伤,皆与内皮损伤和功能障碍关系密切;循环内皮祖细胞(EPCs)可参与内皮修复,与内皮功能密切相关,在冠心病与再狭窄的发生、发展中可能扮演重要角色。不少研究发现冠心病接受PCI的患者接受他汀类药物治疗获益的同时伴有EPCs数量与功能的改善,但要明确该效应是否属于他汀药物降脂,抗炎等作用的伴随现象,并探讨他汀类药物对EPCs作用的信号通路机制,需要在体外条件下观察他汀对EPCs的直接作用,目前该方面的报道国内外尚不多见。本研究观察了冠心病患者与同龄非冠心病人相比其外周血来源EPCs数量与功能的变化特点,探讨不同浓度阿托伐他汀对冠心病患者外周血来源EPCs数量和增殖,黏附,迁移等功能的影响,以及这些作用与PI3/Akt和ERK信号通道的相关性。目的:观察冠心病患者与同龄非冠心病人相比其外周血来源EPCs数量与增殖、黏附、迁移功能的变化特点,探讨体外条件下不同浓度阿托伐他汀对冠心病患者外周血来源EPCs数量和增殖,黏附,迁移等功能的影响,以及这些作用与PI3/Akt和ERK信号通道的相关性。方法:冠心病患者和非冠心病人各21例纳入实验,分离其外周血单个核细胞培养成EPCs,其中每组各5例的外周血来源EPCs仅用于检测VEGFR2、CD34和AC133三种表型的表达,余16例冠心病人的外周血单个核细胞均分为6份,随机纳入以下6组:冠心病组、01μM阿托伐他汀组、1μM阿托伐他汀组、10μM阿托伐他汀组、10μM阿托伐他汀加10μM LY 294002(PI3/Akt通道阻断剂)组和10μM阿托伐他汀加10μM PD 98059(ERK通道阻断剂)组,16例非冠心病人的外周血单个核细胞纳入非冠心病组。各组外周血单个核细胞以M199培养基培养,继以Dil-acLDL和FITC-UEA-1双染荧光鉴定其为EPCs;观察冠心病患者外周血来源EPCs数量与功能与非冠心病人的差别,不同浓度阿托伐他汀对冠心病患者外周血来源EPCs数量和增殖、黏附、迁移功能的改善,以及阿托伐他汀对EPCs作用所依赖的信号通道。结果:1.与非冠心病人对比,冠心病患者外周血来源EPCs的数量(61.50±2.68 to 29.63±1.96,P<0.001)与增殖(0.23±0.02 to 0.14±0.02,P<0.001)、黏附(32.25±1.84 to 15.75±1.65,P<0.001)、迁移(14.69±2.18 to 8.19±1.47,P<0.001)功能下降。2.0.1μM的阿托伐他汀可明显提高冠心病患者EPCs的数量(29.63±1.96比39.00±2.37,P<0.001)及增殖(0.14±0.02比0.16±0.02,P<0.05)黏附(15.75±1.65比18.25±1.44,P<0.001)、迁移(8.19±1.47比9.75±1.13,P<0.01)功能;与0.1μM的阿托伐他汀组比,1μM阿托伐他汀组的EPCs数量(39.00±2.37比46.19±1.60,P<0.001)更多,增殖(0.16±0.02比0.18±0.02,P<0.01)、黏附(18.25±1.44比23.75±2.05,P<0.001)、迁移(9.75±1.13比11.75±1.61,P<0.001)功能更强;与1μM的阿托伐他汀相比,10μM的阿托伐他汀改善EPCs数量(46.19±1.60比56.13±3.40,P<0.001)及增殖(0.18±0.02比0.20±0.02,P<0.01)黏附(23.75±2.05比31.50±2.00,P<0.001)、迁移(11.75±1.61比15.13±2.09,P<0.001)功能的作用更强。3.PI3/Akt通道阻滞剂LY294002抑制10μM阿托伐他汀对EPCs数量(56.13±3.40 to 30.81±3.41,P<0.001)与增殖(0.20±0.02 to0.16±0.02,P<0.001)功能的改善,ERK通道阻滞剂PD98059抑制10μM阿托伐他汀对EPCs黏附(31.50±2.00 to 16.13±2.00,P<0.001)与迁移功能(15.13±2.09 to 10.06±1.84,P<0.001)的改善。结论:阿托伐他汀呈浓度依赖性提高冠心病患者EPCs的数量与增殖,黏附,迁移等功能;阿托伐他汀可能通过PI3/Akt通道上调EPCs的数量与增殖功能,通过ERK通道上调EPCs的黏附与迁移功能。
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