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背景: 冠状动脉心脏病及其引发的急性心肌梗死(acutemyocardialinfarction,AMI)是目前严重威胁人类健康的“头号杀手”。药物溶栓或介入治疗虽然能使心肌梗死患者的阻塞冠脉及时再通,挽救缺血心肌,改善心脏功能,但再灌注本身亦能造成心肌损伤,即再灌注心肌损伤。临床研究和动物实验的证据均表明,以炎症因子表达与释放、炎性细胞趋化与浸润为特征的炎症反应是造成心肌缺血/再灌注(myocardialischemia/reperfusion,MI/R)损伤的重要机制之一。心肌梗死后趋化、浸润至缺血区心肌组织的巨噬细胞能释放多种促炎细胞因子、趋化因子等,导致炎症级联反应进一步扩大,从而损伤血管内皮和心肌细胞,破坏细胞外基质,引起心肌间质纤维化及病理性心室重塑;同时,巨噬细胞能够吞噬清除坏死细胞和组织碎片,促进胶原合成、血管发生、细胞外基质重建,对于心肌梗死后受损组织的修复愈合至关重要。巨噬细胞在心肌梗死后炎症反应中的功能多样性可能与巨噬细胞亚群的异质性(heterogeneity)有关。研究表明促炎症性巨噬细胞(M1)具有吞噬、促炎、水解作用,能促进炎症反应,降解细胞外基质;抗炎性巨噬细胞(M2)能抑制炎症反应、促进血管发生和组织修复。此外,心肌梗死后树突状细胞(dendriticcells,DCs)浸润至梗死区周围组织并参与活化T细胞,启动免疫应答;由固有免疫信号途径募集、活化的DCs还参与心肌梗死后病理性心室重塑。由此可见,心肌梗死后或MI/R时趋化浸润的巨噬细胞等炎症细胞,既促进炎症反应、造成组织损伤,又参与炎症解决、缺血心肌损伤修复,发挥“双刃剑”的作用;若能特异性地抑制MI/R后促炎性巨噬细胞的有害作用,同时保留能够抑制炎症反应、促进组织修复愈合的巨噬细胞亚群,则能减轻MI/R损伤。本研究拟采用条件性剔除CD11c+细胞的CD11c-DTR转基因小鼠,探讨如下科学假说:选择性地干预(剔除)促炎性M1巨噬细胞(CD11c+F4/80+)和CD11c+DCs,是否能抑制MI/R后过度的炎症反应,从而减轻MI/R损伤? 目的: 1.明确促炎性CD11c+细胞和CD11c+F4/80+M1型巨噬细胞在MI/R损伤中的作用; 2.探讨条件性剔除CD11c+细胞和CD11c+F4/80+M1型巨噬细胞能否减轻MI/R损伤及其主要机制。 方法: 1.在MI/R手术前12h,给予CD11c-DTR转基因小鼠腹腔注射白喉毒素(DT)(4ng/gbodyweight),将其体内CD11c+细胞条件性、选择性剔除。通过观察脾脏CD11c分子表达情况证实特异性剔除的效果。 2.实验动物分四组:①C57BL/6J小鼠假手术组(WT-Sham);②C57BL/6J小鼠手术组(WT-MI/R);③CD11c-DTR小鼠假手术组(DTR-Sham);④CD11c-DTR小鼠手术组(DTR-MI/R)。用8/0单丝丙纶缝线在左心耳下缘2mm处结扎冠状动脉左前降支,PE套管阻断冠脉血流,缺血30min后松开PE套管,使缺血心肌再灌注24h或48h。假手术组不阻断冠脉血流,其余操作同手术组。 3.再灌注48h后,取出心脏并行OCT包埋、冰冻切片。用免疫荧光染色法检测梗死区及周围心肌组织CD11c+细胞的浸润,以及TNF-α表达情况。 4.再灌注48h后,取出心脏并分离得到全心单细胞悬液,通过流式细胞术(FCM)测定浸润至再灌注心脏的CD11c+细胞及CD11c+F4/80+巨噬细胞占全心单细胞悬液百分比。 5.采用Millar压力-容量探测系统,将微探头经颈总动脉插入左心室,测定左心室射血分数(LVEF),左心室舒张末压(LVEDP)以及左室内压最大变化速率(±dP/dtmax)等心功能指标。 6.通过TTC染色显示梗死心肌组织,称量并计算梗死区组织重量占左心室重量百分比,反映心肌梗死范围。 7.采用TUNEL染色检测心肌细胞凋亡,用Westernblot方法测定缺血区心肌组织单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和γ干扰素(IFN-γ)的表达,以及硝基酪氨酸(Nitrotyrosine)水平(蛋白质硝基化指标)。 结果: 1.腹腔注射DT(4ng/gbw)能有效剔除CD11c-DTR转基因小鼠体内CD11c+细胞。免疫荧光染色显示CD11c-DTR小鼠脾脏,尤其是淋巴小结周围区CD11c表达显著减少。 2.免疫荧光染色发现,WT组MI/R(30min/48h)后,有大量CD11c+细胞浸润至缺血区心肌,而CD11c-DTR小鼠MI/R后,CD11c+细胞浸润明显减少。此外,在WT-MI/R组还观察到CD11c+细胞在冠状动脉血管壁的浸润。FCM检测发现,CD11c-DTR小鼠MI/R后,浸润至再灌注心脏的CD11c+细胞及CD11c+F4/80+巨噬细胞占全心单细胞悬液的百分比显著降低(分别是6.55±0.44%,与WT-MI/R组10.79±0.91%相比,P<0.05;3.48±0.43%,与WT-MI/R组6.54±0.63%相比,P<0.05;n=3-5)。 3.CD11c+细胞缺失的CD11c-DTR小鼠MI/R(30min/24h-48h)后,心肌细胞凋亡减少;心肌梗死组织重量占左心室重量百分比降低(9.6±1.87%,与WT-MI/R组14.9±1.63%相比,P<0.05,n=6)。 4.WT组MI/R(30min/48h)后心脏功能明显受损,表现为LVEF下降,LVEDP升高,±dP/dtmax减小;而CD11c-DTR小鼠MI/R后其LVEF得到改善,LVEDP降低。 5.CD11c+细胞缺失的CD11c-DTR小鼠MI/R(30min/48h)后,缺血区心肌组织炎性细胞因子TNF-α,MCP-1和IFN-γ的表达显著减少(与WT-MI/R组相比,P均<0.05,n=6-8);反映蛋白质硝基化的Nitrotyrosin水平也降低(与WT-MI/R组相比,P均<0.05,n=6-8)。 结论: 心肌缺血/再灌注后,促炎性CD11c+细胞和CD11c+F4/80+巨噬细胞浸润至再灌注心肌,并参与再灌注心肌损伤。特异性剔除上述促炎性细胞亚群可减少缺血区心肌组织炎性细胞因子表达及硝基酪氨酸产生,减轻心肌细胞凋亡和再灌注心肌损伤,改善心脏功能。提示临床有针对性地干预心肌梗死后炎症反应可能是减轻再灌注心肌损伤的措施之一。