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急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)等心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)的发生严重威胁着中老年人的身体健康,近些年逐渐呈现出年轻化的趋势,而且,与AMI相关的并发症极大地降低了人们的生活质量。尽管已有研究显示,人体的心肌细胞在某种程度上存在着一定的分裂增殖能力,但AMI发生后每年仅1%的更新比率很难弥补已受损心肌细胞的数目,更不能有效改善心功能。目前临床上治疗心肌梗死的主要方法,如药物治疗、溶栓治疗、介入治疗及外科手术治疗等,皆旨在挽救非梗死区域的心肌细胞,而缺乏针对梗死心肌再造和再生的根本性治疗办法。基于此种现状,有学者提出可以通过移植外源性细胞到损伤的心肌中,用足量的、具有收缩功能的细胞恢复和改善病变区域心肌的功能。当前,干细胞的研究已成为自然科学中最为引人注目的领域,有多种细胞,如胚胎癌细胞系(P19)、胚胎干细胞、脂肪干细胞、骨髓基质干细胞、骨髓间充质干细胞等陆续被用于进行诱导分化进而移植治疗心肌梗死的研究。来源于自体的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)能够在适宜的体外培养环境中大量增殖,显示出较强的分化可塑性,并产生相应细胞标志物,已成为组织工程领域理想的种子细胞。当前研究证实,细胞因子Wnt-11和化学药物1,25-Vitamin-D3对于心脏发育和心肌细胞的分化均具有重要作用,且二者都是通过抑制经典Wnt信号通路而发挥作用,1,25-Vitamin-D3还能促进Wnt-11的表达。基于此,本实验应用二者联合及单独诱导BMSCs定向分化为心肌细胞,从形态学和分子生物学两个层面探讨Wnt-11及1,25-Vitamin-D3对其增殖与诱导分化能力的影响,筛选出诱导分化的最佳方案,提高心肌细胞分化率,以期为缺血性心脏病的细胞移植治疗提供理论基础。本实验采用全骨髓贴壁法结合密度梯度离心法分离培养SD大鼠BMSCs,应用Wnt-11联合1,25-Vitamin-D3及二者单独对第2代BMSCs进行定向诱导,倒置相差显微镜下动态观察细胞生长状况。镜下观察,原代细胞培养72h后,大部分细胞呈短梭形;培养1w后,细胞呈现出多样化的形态;诱导4w的BMSCs,相邻细胞间联系紧密,排列具有明显的方向性。运用流式细胞仪对BMSCs进行鉴定。流式细胞仪对BMSCs表面抗原鉴定的结果显示,CD29、CD45、CD90的阳性表达率分别为97.4%、3.3%和91.4%。应用免疫细胞化学、免疫荧光细胞化学及蛋白免疫印迹(Western blot)技术检测诱导后4w的BMSCs中原肌球蛋白(tropomyosin,TPM)、间隙连接蛋白43(connexin 43,Cx43)、心肌肌钙蛋白T(cardiac troponin T,cTnT)的表达情况。实验结果显示,各组BMSCs均可见TPM、Cx43及cTnT的阳性表达,其中联合诱导组的表达均最高,而未诱导组细胞呈弱阳性或阴性表达,差异具有统计学意义(P<0.05)。运用透射电镜(TEM)观察分化细胞与心肌细胞类似的超微结构。TEM观察,细胞诱导培养至4w,胞质内可见较多平行排列的肌丝及线粒体、核糖体、粗面内质网等细胞器。在诱导后1w、2w和4w这3个时间点,以实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测细胞心肌早期转录因子GATA-4、Nkx2.5的表达。RT-qPCR检测结果显示:GATA-4及Nkx2.5基因于诱导后1w表达较强,2w表达减弱,4w表达增强;就基因表达而言,三个诱导组相比较,联合诱导组明显优于单独诱导组(P<0.05),未诱导组细胞的基因表达量为1。通过本实验,可以说明:1.采用全骨髓贴壁法结合密度梯度离心法分离培养的SD大鼠BMSCs可以被诱导分化,以作为组织工程领域的种子细胞。2.体外培养的大鼠BMSCs经Wnt-11、1,25-Vitamin-D3单独及联合诱导后可定向分化为心肌细胞。3.诱导大鼠BMSCs向心肌细胞分化过程中,使用Wnt-11与1,25-Vitamin-D3联合诱导的效果明显优于二者单独诱导。