1.1 设计 移植前后对比观察动物实验,利用单因素方差分析多组蛋白水平的变化。
1.2 时间及地点 实验于2014年1月至2018年1月在北京协和医学院阜外心血管病医院心血管疾病国家重点实验室和滨州医学院附属医院完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 健康雄性三四周龄的SPF级SD大鼠20只,体质量60 g左右,用于分离骨髓间充质干细胞;健康雌性6-8周龄SD大鼠54只,体质量220 g左右。所有大鼠均由北京大学医学部提供,许可证号:SCXK(京)2001-0012,动物饲养环境为清洁级。
实验方案经阜外医院动物实验伦理委员会批准,实验过程遵循了国际兽医学编辑协会《关于动物伦理与福利的作者指南共识》和本地及国家法规。实验动物在麻醉下进行所有的手术,并尽一切努力最大限度地减少其疼痛、痛苦和死亡。
1.3.2 实验用主要试剂、设备 DMEM培养液及胎牛血清(Gibco,美国);磷酸盐缓冲液(Sigma,美国);CM-DIL(Invitrogen,美国);IX70型倒置相差荧光显微镜(Olympus,日本);组织切片机、冰冻切片机(Leica,德国);荧光封固剂(含DAPI)(北京中山金桥生物公司);透明质酸水凝胶试剂盒(HyStem Hydrogel)(Bio Time Inc.,美国)。
1.4 方法
1.4.1 大鼠骨髓间充质干细胞的分离培养及标记 麻醉后采用颈椎脱臼法处死三四周龄雄性SD大鼠,取股骨和胫骨,用5 mL注射器吸取DMEM细胞培养液反复冲洗骨髓腔,尽量将冲出的块状骨髓冲散。将冲出的骨髓液接种于培养瓶内,在体积分数为5%CO2、37 ℃细胞培养箱内原代培养,24 h后首次换液,以后每隔2 d换液1次,达70%-80%融合时以1︰2的比例传代。收集第2代细胞,加入1 g/L的CM-DIL 5 μL进行细胞标记,37 ℃孵育5 min,混匀后4 ℃冰箱放置15 min后备用。
1.4.2 透明质酸水凝胶的制备 透明质酸水凝胶试剂盒HyStem Hydrogel内含冻干状固体HyStemTM(经巯基修饰的透明质酸)、ExtralinkTM(聚乙二醇二丙烯酸酯)和脱气去离子水3个组分,按照说明书制作0.8%的透明质酸水凝胶。用1 mL注射器向HyStem管形瓶中添加1.0 mL去离子水,用注射器向Extralink管形瓶中添加0.5 mL去离子水,将Extralink和HyStem按照1︰4比例混合,20 min内完成凝胶化。包封细胞时,混合液先反应10 min,然后用移液枪吹吸溶液,使细胞在凝胶中均匀分布,再进行移植。
1.4.3 大鼠心肌梗死模型的制作[17] 将雌性SD大鼠麻醉开胸后结扎前降支,以心脏前壁局部颜色转为苍白为标准。结扎后1周,使用超声心动图筛选符合条件的大鼠,心肌梗死入选标准是短轴缩短率小于30%。
1.4.4 动物分组及体内移植 将符合条件的大鼠随机分为4组:①PBS对照组(n=12):心肌内注射50 μL PBS;②透明质酸组(n=12):心肌内注射50 μL透明质酸水凝胶;③骨髓间充质干细胞组(n=15):心肌内注射用50 μL PBS溶解的1×106个骨髓间充质干细胞;④骨髓间充质干细胞+透明质酸组(n=15):心肌内注射用50 μL透明质酸水凝胶包封的1×106个骨髓间充质干细胞。造模1周后将模型鼠行二次开胸,按照分组将移植物注射到梗死边缘区及梗死区,移植物新鲜配制,5 min内注射完毕。
1.4.5 免疫印迹杂交(Western blot) 移植后1 d、1周、2周,按实验计划取相应数量的大鼠(每个时间点每组4只大鼠),经吸入七氟醚后腹腔注射戊巴比妥钠处死,取出心脏,选取梗死区及周边区进行检测,利用均质破碎仪将心肌组织匀浆,取上清2 μL用于蛋白浓度测定,100 ℃加热5 min进行蛋白样品变性,用Nu-PAGE 凝胶电泳分离蛋白质,将胶从电泳装置上卸下后,浸泡于转膜缓冲液中,室温孵育5 min,转膜结束后,漂洗显色,按需要将膜进行裁剪,5%牛奶封闭液室温封闭2 h,封闭硝酸纤维素膜上的非特异性免疫球蛋白结合位点,用封闭液稀释特定浓度的抗体,将膜放入杂交袋中,加入适量稀释好的一抗[抗血管内皮生长因子(1∶1 000)、抗基质金属蛋白酶2 (1∶2 500)、抗胸腺素β4 (1∶250)、抗c-Kit (1∶250)],4 ℃孵育过夜,洗膜,辣根过氧化物酶封口,室温孵育2 h,洗膜4次,等体积加入A液和B液化学发光液,混匀后铝箔纸包裹待用。用Quantified one光度仪(Bio-Rad,Hercules,CA,USA)检测曝光情况,并用Quantity One 图像分析软件进行灰度扫描,以GAPDH为内参,对结果进行校正,进行统计分析。
1.4.6 免疫荧光染色 移植后2周,对心肌冰冻组织切片进行免疫荧光分析,以5 μm厚度连续切片,冰冻切片用40 g/L多聚甲醛固定15 min,PBS轻轻冲洗,体积分数为10%山羊血清+0.3%Triton X-100 37 ℃封闭1 h,擦干不洗,加入稀释的一抗[Tnt (1∶500),vWF(1∶1 000),SMA(1∶2 000)]4 ℃孵育过夜,37 ℃水浴复温45 min,PBS轻轻冲洗,加入二抗37 ℃孵育1 h,PBS轻轻冲洗,用含DAPI的封片剂封固,激光扫描共聚焦显微镜观察拍照。如DAPI与CM-DIL同时阳性者为移植的细胞,移植的细胞如表达Tnt或vWF或SMA,则表明移植的细胞向心肌细胞或血管分化。
1.5 主要观察指标 基质金属蛋白酶2、血管内皮生长因子、胸腺素β4以及c-Kit的蛋白表达水平;移植的细胞分化情况。
1.6 统计学分析 结果数据表示为x±s,多组比较用单因素方差分析,进一步两两比较用SNK检验。应用SPSS 17.0软件进行统计学分析,P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经滨州医学院附属医院生物统计学专家审核。