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急性心肌梗死(AMI)后所造成的心肌细胞坏死和纤维疤痕形成最终将导致不可逆转的左心室功能减退，这也是造成心肌梗死(MI)病人死亡和生活质量下降的主要原因。虽然目前可实施药物治疗及早期介人干预，但已丢失的心肌不能再生。近年来心肌细胞重塑为MI治疗提供了一个有希望的新方法，以前所用种子细胞多来源于胚胎干细胞、骨髓干细胞(造血干细胞，间充质干细胞及边缘细胞)、骨骼肌卫星细胞及胎心细胞等，最近国外亦有利用脐血干细胞做种子细胞的体内或体外试验的报道。脐血富含造血干细胞，同时含间充质干细胞及内皮祖细胞，且取材方便，是理想的种子细胞来源，本研究将含脐血干细胞的人脐血单个核细胞(hUCBC)注射到大鼠MI部位，观察大鼠心功能改变及左室重构情况。
材料和方法:1.hUCBC提取和标记：10份脐血均来自中山大学附属第一医院产科，产妇健康。分离方法采用羟乙基淀粉(贺斯)沉淀加ficoll-paque密度梯度离心法。移植前将细胞置于含10umol/L溴脱氧尿嘧啶核苷(BrdU)和10％胎牛血清的L-DMEM培养基中，在37℃、饱和湿度和5％CO2细胞培养箱孵育24小时行移植前细胞标记。BrdU是DNA前体胸腺嘧啶核苷类似物，在细胞培养过程中，BrdU可以掺入新合成的DNA链，通过生物素-链霉亲和素连接的抗体及DAB系统显色来检测BrdU，定位己标记的移植细胞。
2.动物模型制作和细胞移植：Wistar雄性大鼠，体重150-200g，购自中山大学动物中心。大鼠分为三组，每组各15只，MI对照组和移植组动物均在气管插管后行开胸手术，结扎成功后，将3×107个细胞/150ul单个核细胞悬液分三点注射到梗死区与正常心肌交界处，MI对照组注射等量DMEM。假手术组仅开胸并在左前降支下过线，不结扎。
3.心功能检测：细胞注射4周后，利用超声心动图行心脏检查。超声评价后，经右侧颈动脉插入左心导管至左心室，与多导生理纪录仪相连，记录血流动力学参数。
4.标本检测及胶原密度检测：细胞移植后四周，处死动物，取心脏标本。沿心脏长轴将心脏从心尖至结扎点切成五片，每片厚约2mm。4％多聚甲醛固定24小时，石腊包埋，5um厚连续切片，行HE染色及Masson染色以观察心肌病理改变，同时利用图像分析仪对非梗死区行胶原容积定量分析，以了解MI后心肌间质胶原重构情况。
5.标记细胞检测：为检测移植细胞的存活性及去向，移植前细胞利用BrdU标记。动物处死后，取两只大鼠心脏组织切片，用抗BrdU单克隆抗体行免疫组化染色，存活的移植细胞BrdU染色阳性。
6.统计学分析：测量结果用-x±s表示，组间比较采用方差分析，以p＜0.05为差异有统计学意义。统计学处理采用SAS软件进行。
结果:1.一般情况：在冠状动脉结扎复制AMI模型的手术中，动物没有死亡。结扎后数分钟，即可观察到冠状动脉左前降支供血区域颜色发白。但是，术后养殖过程中，有少数动物死亡：移植组死亡1只，MI对照组死亡2只，假手术组死亡1只。多死于术后一周内，主要是因为手术创伤、动物抵抗力下降所造成的胸腔感染所致，MI对照组有1只术后第30天行超声检查时，死于急性左心衰竭，表现为呼吸频率明显加快，口腔，鼻腔有大量粉红泡沫痰涌出。
2.动物模型评价：左前降支结扎四周后，HE染色呈典型梗死的病理改变，左室前壁透壁性梗死，可见梗死区明显变薄，并有大量纤维结缔组织形成。
3.干细胞移植对AMI大鼠血流动力学的影响见表1。其中LVSP、+dp/dtmax为反映左室收缩功能的指标，其值越高说明心脏收缩功能越好；LVEDP及-dp/dtmax为反映左室舒张功能的指标，LVEDP的增高及-dp/dtmax的降低表示心脏舒张功能受损。结果表明：MI对照组及移植组LVSP、±dp/dtmax均较假手术组明显降低(P＜0.01)，而LVEDP较假手术组明显升高(P＜0.01)，说明心梗后大鼠收缩功能及舒张功能均受损，导致了心功能不全。实验中发现经hUCBC移植后，实验组LVSP、+dp/dtmax较MI对照组升高(P＜0.05)，说明hUCBC心梗区移植后可使左心室收缩功能改善，而LVEDP增高幅度较MI对照组下降(P＜0.05)，-dp/dtmax较MI对照组升高(P＜0.05)，则说明hUCBC心梗区移植后可改善左心室舒张功能。
4.超声心动图检查结果见表2。其中射血分数、左室短轴缩短率、左室后壁增厚率为反映左室收缩功能的指标，其值越大表明左室收缩功能越好。左室舒张末期内径、左室舒张末期容积、左室后壁厚度、梗死区室壁厚度、球形指数(舒张期左室长径/舒张期左室短径)为反映左室形态及结构的指标，左室舒张末期内径及左室舒张末期容积越大，左室后壁厚度、梗死区室壁厚度及球形指数越小，提示梗死后左室重构程度越严重。通过超声心动图检查，移植组和MI对照组心脏结构与功能各指标均较假手术组明显恶化，但移植组较MI对照组有改善，表1可见移植组左室收缩功能较MI对照组提高[EF(48.96±8.80)比(37.35±10.2)，P＜0.05]，同时移植组反映左室重构程度的左室舒张末期内径亦较MI对照组有明显缩小[(7.51±0.65)mm比(8.57±1.09)mm，P＜0.05]，梗死区厚度增加[(6.9±1.10)mm比(5.8±1.03)mm，P＜0.05]。M型超声下：假手术组大鼠左室壁运动曲线波动幅度正常，MI对照组左室壁运动曲线明显变平。移植组左室壁运动曲线较MI对照组明显改善，保持了较好的心功能，左室内径也较小，梗死区室壁较厚。
5.免疫组化染色结果：大鼠心肌Masson染色条件下胶原纤维呈蓝色，胞浆、肌纤维和红细胞呈红色。在MI对照组，非梗死区心肌间质胶原密度较假手术组显著增加，心肌细胞肿胀，排列紊乱。假手术组心肌细胞间仅见少量胶原纤维，呈条索状与心肌纤维平行排列。移植组非梗死区心肌细胞肿胀及排列紊乱现象均较MI对照组改善，心肌细胞间胶原亦明显减少。定量分析结果表明：移植组非梗死区左室心肌间胶原容积显著降低，与MI对照组相比差异有显著性[(6.65±2.54)cvf比(11.05±3.73)cvf，P＜0.01](cvf：胶原容积分数)。抗BrdU染色后可见到深褐色，胞核呈BrdU染色阳性的细胞散在分布于梗死区，显示移植的hUCBC可在梗死区成活。部分染色阳性的细胞形态呈扁平状，参于到血管壁的组成。MI对照组梗死区及其周边均未检测到BrdU阳性的移植细胞。
结论:1.本实验采用的动物模型，符合AMI后左室重构和功能障碍的基本病理特征，是研究AMI后左室重构的病理机制和治疗措施的良好实验动物模型。
2.脐血干细胞具有独特的免疫原性，在不使用免疫抑制剂的情况下在大鼠梗死区移植，移植的细胞在宿主体内能够存活。
3.本试验显示，脐血干细胞在大鼠心梗区移植能够改善心功能，降低非梗死区心肌间质胶原容积，抑制梗死后左室重构。