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背景传统的观念认为,成年哺乳动物的心脏是终末分化的组织,没有自我更新的能力。而近年来越来越多的证据表明,在成年人类及其他动物的心脏中,存在干细胞表面标志物(如C-Kit, MDR-1, Sca-1)阳性的心肌源性干细胞,即心肌干细胞(cardiac stem cells, CSCs)。研究报道,在心肌缺血等病理性心肌损伤后,心肌组织中CSCs增殖／迁移能力的改变是决定心肌功能是否恢复或恢复程度好坏的关键。炎症是不同心血管疾病,比如心衰、冠心病、高血压等发生发展机制中一个重要的病理过程。脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS)是革兰氏阴性细菌细胞外膜上主要的分子组分,也是引起脓毒症休克的主要致病因素,可导致包括心功能损伤在内的多器官功能障碍。然而,近来有研究表明, LPS预处理可缩小梗死面积,促进缺血复灌心脏心功能的恢复。可见,炎性介质在心肌损伤及修复中起着双重作用,但目前其机制尚不清楚。我们推测可能与炎性介质促进或抑制CSCs的增殖／迁移有关。Wnt/β-catenin信号通路是一条在生物进化中极为保守的通路,控制着细胞增殖、干细胞维持、以及细胞迁移等重要的生命过程。在小鼠急性肺损伤模型的研究上发现,激活Wnt/p-catenin通路可促进间充质干细胞向损伤肺组织迁移,从而对受损组织给予修复。β-catenin是否参与了LPS引起的CSCs增殖、迁移的改变还尚不清楚。目的本研究目的是观察不同浓度LPS对CSCs增殖和迁移的影响；探讨β-catenin是否参与了其潜在机制。同时,在大鼠缺血复灌心肌损伤模型上明确移植LPS预处理的CSCs是否可通过增强其增殖和／或迁移能力,对抗心肌缺血损伤。方法从新生SD大鼠心脏中分离CSCs,用不同浓度LPS (0.0.01,0.1, 1μg/ml)刺激后,用CCK-8法检测细胞生存情况,Transwell小室法测定心肌干细胞体外迁移能力。结扎左冠脉前降支法建立成年大鼠心肌缺血模型。将LPS (0.01 μg/ml)预处理24h后的CSCs注射入大鼠缺血危险区边缘,CFDA荧光标记法观察CSCs向危险区中心迁移情况,TTC染色法评价心肌梗死面积。Western blotting法检测心肌干细胞Toll样受体4 (toll like receptor 4, TLR4),连接蛋白43(connexin 43, CX43)、β-catenin、热休克蛋白90 (heat shock protein 90, HSP90)的表达。结果(1) 与空白对照组相比,低、中浓度LPS (0.01、0.1μg/ml)孵育CSCs Id、3d、7d后,细胞生存率无明显改变。低浓度LPS (0.01μg/ml)处理CSCs 24 h后,细胞迁移数目明显增多。虽然0.1 μg/ml LPS作用于心肌干细胞也能促进CSCs迁移,但是效果不如低浓度处理组明显。高浓度LPS (1μg/ml)孵育CSCs 1d、3d后,虽然细胞生存率无明显改变,但第7d的细胞生存率与空白对照组相比,明显下降。且高浓度LPS处理CSCs 24小时后,细胞迁移数目明显下降。(2) 将低浓度LPS (0.01 μg/ml)预处理过的CSCs(事先用CFDA荧光标记)注射入缺血30 min/复灌120 min的大鼠心脏。免疫组化结果显示,与未经LPS预处理的CSCs相比,经LPS预处理后CSCs缺血危险区中心迁移的数量明显增多。同时,TTC染色结果显示,移植了LPS预处理后的CSCs,可使缺血后心肌的梗死面积明显缩小。(3) 体外培养的CSCs低浓度LPS刺激24h后,对CSCs的CX43、TLR4、总β-catenin蛋白表达无明显影响。但细胞内活化β-catenin(即未磷酸化的β-catenin)和细胞核内β-catenin水平却明显增高。β-catenin的抑制剂FH535可抑制低浓度LPS诱导的细胞迁移增加。(4) 与空白对照组相比,体外培养的CSCs用低浓度LPS (0.01μg/ml)刺激后可显著提高其HSP90的表达。与单纯低浓度LPS组相比,采用HSP90抑制剂17-AAG与LPS共同孵育心肌干细胞后,β-catenin活化及核转位水平明显下降；同时LPS的促细胞迁移作用明显受抑制。结论本实验结果表明,低浓度LPS可促进CSCs迁移,缩小缺血复灌心肌的梗死面积。其作用机制可能与HSP90依赖性β-catenin活化及核转位有关。该实验结果将为临床使用CSCs修复损伤的心肌组织提供新实验证据和理论依据。