脂肪间充质干细胞移植对心肌梗死后炎症反应及心室重构的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.06.013

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (6): 900-905.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.06.013

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脂肪间充质干细胞移植对心肌梗死后炎症反应及心室重构的影响

樊艳¹，王建军²，魏峰¹，樊晓海³，马爱群¹

¹西安交通大学医学院第一附属医院心血管内科，陕西省西安市 710061；²兰州市第一人民医院骨科，甘肃省兰州市 730050；³解放军兰州军区兰州总医院全军创伤骨科中心，甘肃省兰州市 730050

修回日期:2013-12-12 出版日期:2014-02-05 发布日期:2014-02-05
通讯作者: 马爱群，博士，教授，西安交通大学医学院第一附属医院心血管内科，陕西省西安市 710061
作者简介:樊艳，女，1981年生，陕西省乾县人，汉族，西安交通大学在读博士，主治医师，主要从事冠心病、心力衰竭的基础与临床研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(81000063)

Effect of adipose-derived mesenchymal stem cell transplantation on inflammatory response and ventricular remodeling after myocardial infarction

Fan Yan¹, Wang Jian-jun², Wei Feng¹, Fan Xiao-hai³, Ma Ai-qun¹

¹Department of Cardiovascular Medicine, the First Affiliated Hospital of Medical College of Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710061, Shaanxi Province, China;²Department of Orthopedics, the First People’s Hospital of Lanzhou, Lanzhou 730050, Gansu Province, China; ³Department of Orthopedics, Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Command, Lanzhou 730050, Gansu Province, China

Revised:2013-12-12 Online:2014-02-05 Published:2014-02-05
Contact: Ma Ai-qun, M.D., Professor, Department of Cardiovascular Medicine, the First Affiliated Hospital of Medical College of Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710061, Shaanxi Province, China
About author:Fan Yan, Studying for doctorate, Attending physician, Department of Cardiovascular Medicine, the First Affiliated Hospital of Medical College of Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710061, Shaanxi Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81000063

摘要/Abstract

摘要：

背景：脂肪间充质干细胞的免疫调节作用是否能够用于心肌梗死的治疗，以及发挥这一作用的最佳时机如何，目前研究较少。

目的：观察移植的脂肪间充质干细胞对心肌梗死后炎症反应及心室重构的影响，探讨脂肪间充质干细胞治疗心肌梗死的可能机制。

方法：酶消化法分离培养大鼠脂肪间充质干细胞，40只大鼠结扎左冠状动脉前降支建立心肌梗死模型后随机数字表法均分为假手术组、对照组(注射HG-DMEM)、心梗后3 h，7 d移植脂肪间充质干细胞组。移植后 14 d采用ELISA法检测血浆肿瘤坏死因子α和白细胞介素10的水平，移植后28 d行超声心动图检测左室舒张末期内径、收缩末期内径、射血分数和短轴缩短率。

结果与结论：细胞移植后第14天，与对照组相比，3 h移植组和7 d移植组血浆促炎细胞因子肿瘤坏死因子α的水平明显降低(P < 0.01)，抗炎细胞因子白细胞介素10的水平明显升高(P < 0.01)；细胞移植后第28天，与对照组比较，脂肪间充质干细胞移植组左室舒张末期内径和收缩末期内径明显减小，心脏缩小，射血分数和短轴缩短率明显提高，心功能改善，且3 h移植组较7 d移植组作用更趋明显。说明心肌梗死早期进行脂肪间充质干细胞移植，能够显著抑制梗死后炎症反应，调节炎症细胞因子网络平衡，延缓心室重构，改善心脏功能。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

全文链接：

关键词: 干细胞, 脂肪干细胞, 脂肪, 间充质干细胞, 心肌梗死, 免疫调节, 炎症, 心室重构, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Whether adipose-derived mesenchymal stem cells are able to exert immunomodulatory effects in the treatment of myocardial infarction, as well as the best time, is less reported.

OBJECTIVE: To observe the effect of adipose-derived mesenchymal stem cells on inflammatory reaction and ventricular remodeling after myocardial infarction, and to explore the possible mechanisms of adipose-derived mesenchymal stem cells for the treatment of myocardial infarction.

METHODS: Enzyme digestion method was employed to isolate and culture rat adipose-derived mesenchymal stem cells. By ligation of the left anterior descending coronary artery, we established animal models of myocardial infarction in 40 rats. The rats were randomly divided into four groups: sham group, control group (injected high-glucose Dulbecco’s modified Eagle’s medium), 3-hour transplantation group (transplanted adipose-derived mesenchymal stem cells after 3 hours of myocardial infarction), 7-day transplantation group (transplanted adipose-derived mesenchymal stem cells after 7 days of myocardial infarction). After 14 days of operation, the levels of tumor necrosis factor-α and interleukin-10 in the plasma were detected by enzyme linked immunosorbent assay. After 28 days of operation, the left ventricular end diastolic diameter, left ventricular end systolic diameter, left ventricular ejection fraction and left ventricular fractional shortening were measured by echocardiography.

RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the control group, in the 3-hour transplantation group and 7-day transplantation group, the levels of tumor necrosis factor-α were significantly lower (P < 0.01), and the levels of interleukin-10 were significantly higher (P < 0.01) at postoperative 14 days; the left ventricular end diastolic diameter and left ventricular end systolic diameter in the two transplantation groups were also significantly smaller (P < 0.05), but left ventricular ejection fraction and left ventricular fractional shortening were significantly elevated (P < 0.05), which was more apparent in the 3-hour transplantation group than the 7-day transplantation group. Adipose-derived mesenchymal stem cells transplantation in acute phase of myocardial infarction can suppress the inflammatory response, regulate the cytokine network equilibrium, and thus delay ventricular remodeling and improve cardiac function.

全文链接：

Key words: stem cells, mesenchymal stem cells, abdominal fat, myocardial infarction, ventricular remodeling, cytokines, cell transplantation

中图分类号:

R394.2

樊艳，王建军，魏峰，樊晓海，马爱群. 脂肪间充质干细胞移植对心肌梗死后炎症反应及心室重构的影响[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(6): 900-905.

Fan Yan, Wang Jian-jun, Wei Feng, Fan Xiao-hai, Ma Ai-qun. Effect of adipose-derived mesenchymal stem cell transplantation on inflammatory response and ventricular remodeling after myocardial infarction[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(6): 900-905.

图/表（结果） 2

参考文献

[1] Tang J, Xie Q, Pan G, et al. Mesenchymal stem cells participate in angiogenesis and improve heart function in rat model of myocardial ischemia with reperfusion.J Eur J Cardiothorac Surg. 2006;30(2):353-361.

[2] Joshua M, Jay H, Timothy D, et al. A randomized, double-blind, placebo-controlled, dose-escalation study of intravenous adult human mesenchymal stem cells (prochymal) after acute myocardial infarction.J Journal of the American College of Cardiology. 2009;54(24):2277-2286.

[3] Blatt A, Minha S, Moravsky G, et al. Intracoronary administration of autologous bone marrow mononuclear cells in patients with chronic ischemic symptomatic cardiomyopathy: 5 years follow-up. Isr Med Assoc J. 2010; 12(12):738-741.

[4] Bartunek J, Sherman W, Vanderheyden M, et al. Delivery of biologics in cardiovascular regenerative medicine.J Clin Pharmacol Ther. 2009;85(5):548-552.

[5] Enoki C, Otani H, Sato D, et al. Enhanced mesenchymal cell engraftment by IGF-1 improves left ventricular function in rats undergoing myocardial infarction. Int J Cardiol. 2010;138(1): 9-18.

[6] Numata A,Miyauchi Y,Ono N,et al.Spontaneous Atrial Fibrillation Initiated by Tyramine in Canine Atria with Increased Sympathetic Nerve Sprouting.J Cardiovasc Electrophysiol.2012;23(4):415-422.

[7] Okura H, Matsuyama A, Lee CM, et al. Cardiomyoblast-like cells differentiated from human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells improve left ventricular dysfunction and survival in a rat myocardial infarction model. Tissue Eng Part C Methods. 2010;16(3):417-425.

[8] Jaremo P, Nilsson O. Interleukin-6 and neutrophils are associated with long-term survival after acute myocardial infarction. Eur J Intern Med. 2008;19(5):330-333.

[9] 吴祖常,吴国才,吴智明,等.干细胞生长因子和粒细胞集落刺激因子与心肌梗死大鼠体内骨髓间充质干细胞的迁移[J].中国组织工程与临床康复,2011,15(36):6737-6740.

[10] 吴贤仁,杨敏,陈广玲.急性心肌梗死病人炎性细胞因子水平的动态变化及意义[J].中国基层医药,2004,11(6):647-648.

[11] Anzai T. Post-infarction inflammation and left ventricular remodeling: a double-edged sword. J Circ. 2013;77(3):580- 587.

[12] Shantsila E, Tapp L D, Wrigley B J, et al. Receptors to interleukin-6 and adhesion molecules on circulating monocyte subsets in acute myocardial infarction.J Thromb Haemost. 2013;109(2):255-262.

[13] Chen GY, Nunez G. Sterile inflammation: sensing and reacting to damage. J Nat Rev Immunol. 2010;10(12): 826-837.

[14] Ammirati E, Cannistraci CV, Cristell NA, et al. ification and predictive value of interleukin-6+ interleukin-10+ and interleukin-6- interleukin-10+ cytokine patterns in ST-elevation acute myocardial infarction. Circ Res. 2012;111(10): 1336-1348.

[15] Hofmann U, Frantz S. How can we cure a heart "in flame"? A translational view on inflammation in heart failure. Basic Res Cardiol. 2013;108(4):356.

[16] Mann DL. argeted anticytokine therapy and the failing heart. Am J Cardiol. 2005;95(11A):9C-16C.

[17] 余涛,李京波,魏盟.炎症反应在心肌梗死后交感神经重构中的作用[J].实用医学杂志,2012,28(10):1744-1745.

[18] Akiyama K, Chen C, Wang D, et al. Mesenchymal- stem-cell-induced immunoregulation involves FAS-ligand-/FAS-mediated T cell apoptosis. Cell Stem Cell. 2012;10(5):544-555.

[19] Matysiak M, Orlowski W, Fortak-Michalska M, et al. Immunoregulatory function of bone marrow mesenchymal stem cells in EAE depends on their differentiation state and secretion of PGE2. J Neuroimmunol. 2011;233(1-2):106-111.

[20] Méndez-Ferrer S, Michurina TV, Ferraro F, et al. Mesenchymal and haematopoietic stem cells form a unique bone marrow niche. Nature. 2010;466(7308):829-834.

[21] Beyth S, Borovsky Z, Mevorach D, et al. Human mesenchymal stem cells alter antigen-presenting cell maturation and induce T-cell unresponsiveness. Blood. 2005;105(5):2214-2219.

[22] Bartholomew A, Sturgeon C, Siatskas M, et al. Mesenchymal stem cells suppress lymphocyte proliferation in vitro and prolong skin graft survival in vivo. Exp Hematol. 2002; 30(1): 42-48.

[23] Fong CY, Chak LL, Biswas A, et al. Human Wharton's jelly stem cells have unique transcriptome profiles compared to human embryonic stem cells and other mesenchymal stem cells. Stem Cell Rev. 2011;7(1):1-16.

[24] Ning HM, Jin JG, Hu JW, et al. Effect of human bone marrow mesenchymal stem cell on allogeneic T lymphocyte phenotype in vitro. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2005;13(1):43-49.

[25] Prockop DJ, Oh JY. Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs): role as guardians of inflammation. Mol Ther. 2012; 20(1): 14-20.

[26] 邓柳霞,艾旗,袁春菊,余国龙.人脐血单个核细胞静脉移植联合复方丹参滴丸对急性心肌梗死局灶炎症反应的影响[J].中国组织工程研究,2013,33(11):1532-1537.

[27] 张嵬,杨力,张亚东,等.人脐带间充质干细胞移植对小型猪急性心肌梗死模型心肌细胞再生的影响[J].山东医药,2013,53(9): 29-32.

[28] 肖文涛,高传玉,戴国友,等.不同类型自体骨髓干细胞序贯移植治疗急性心肌梗死的临床观察[J].临床心血管病杂志,2013,29(5): 370-373.

[29] 李侠,郭燕,胡有东,等.脐带间充质干细胞治疗老年人陈旧性心肌梗死对血小板糖蛋白和内皮细胞黏附分子的影响[J]. 中华老年医学杂志,2013,32(6):582-585.

[30] 王建军,刘兴炎,李旭升.成人脂肪间充质干细胞体外长期培养后的成骨分化潜能[J].中国组织工程研究与临床康复,2009, 13(36): 7020-7024.

[31] Franquesa M, Hoogduijn MJ, Baan CC. The impact of mesenchymal stem cell therapy in transplant rejection and tolerance. Curr Opin Organ Transplant. 2012;17(4):355-361.

[32] 王建军,樊艳,马爱群,等.人脂肪间充质干细胞的免疫调节作用[J].中国组织工程研究,2012,16(45):8430-8434.

[33] Gottumukkala RV, Lv H, Cornivelli L, et al. cardial infarction triggers chronic cardiac autoimmunity in type 1 diabetes. Sci Transl Med. 2012;4(138):138ra80.

[34] Gordon JW, Shaw JA, Kirshenbaum LA. Multiple facets of NF-κB in the heart: to be or not to NF-κB. Circ Res. 20119; 108(9):1122-132.

[35] Nabeebaccus A, Zhang M, Shah AM. NADPH oxidases and cardiac remodelling. Heart Fail Rev. 2011;16(1):5-12.

[36] Westermann D, Becher PM, Lindner D, et al. Selective PDE5A inhibition with sildenafil rescues left ventricular dysfunction, inflammatory immune response and cardiac remodeling in angiotensin II-induced heart failure in vivo. Basic Res Cardiol. 2012;107(6):308.

[37] Dupont M, Tang WH. Right ventricular afterload and the role of nitric oxide metabolism in left-sided heart failure. J Card Fail. 2013;19(10):712-721.

[38] Bradham WS, Bozkurt B, Gunasinghe H, et al. Tumor necrosis factor-alpha and myocardial remodeling in progression of heart failure: a current perspective. Cardiovasc Res. 2002 ;53(4):822-830.

[39] Yang Z, Zingarelli B, Szabó C. Crucial role of endogenous interleukin-10 production in myocardial ischemia/reperfusion injury. Circulation. 2000;101(9):1019-1026.

[40] Ouyang W, Rutz S, Crellin NK, et al. Regulation and functions of the IL-10 family of cytokines in inflammation and disease. Annu Rev Immunol. 2011;29:71-109.

[41] 赵然尊,龙仙萍,刘志江,等.人受体活性修饰蛋白1基因修饰间充质干细胞调节兔心肌梗死后炎症及对其心脏修复的作用[J].中华心血管病杂志,2012,40(9):736-741.

[42] 肖立运,张卫泽,陈永清,等.脂肪间充质干细胞移植对兔心肌梗死后心功能及凋亡的影响[J].西北国防医学杂志, 2010,31(3): 173-175.

[43] Choi H, Lee RH, Bazhanov N, et al. Anti-inflammatory protein TSG-6 secreted by activated MSCs attenuates zymosan-induced mouse peritonitis by decreasing TLR2/NF-κB signaling in resident macrophages. Blood. 2011; 118(2):330-338.

[44] Roddy GW, Oh JY, Lee RH, et a1. Action at a distance: systemically administered adult stem/progenitor cells(MSCs) reduce inflammatory damage to the cornea without engraftment and primarily by secretion of TNF-alpha stimulated gene/protein 6. J Stem Cells. 2011;29(10): 1572-1579.

[45] Lee RH, Pulin AA, Seo MJ, et a1. Intravenous hMSCs improve myocardial infarction in mice because cells embolized in lung are activated to secrete the anti-inflammatory protein TSG-6. J Cell Stem. 2009;5(1): 54-63．

[46] Nemeth K, Leelahavaniehkul A, Yuen PS, et a1. Bone marrow stromal cells attenuate sepsis via prostaglandin E(2)-dependent reprogramming of host macrophages to increase their interleukin-10 production. J Nat Med. 2009; 15(1): 42-49.

引言

大量动物实验和临床研究表明间充质干细胞可以有效治疗心肌梗死，改善心脏功能^[1-3]，但是，随着研究的深入，间充质干细胞的这一作用似乎不能完全用其定向分化、组织修复作用来解释。心肌梗死后移植的间充质干细胞存活率低，定向分化为有收缩能力的心肌细胞和新生血管的数量十分有限，很难在功能上起到相应的治疗作用^[4-5]，提示间充质干细胞治疗心肌梗死的机制，除定向分化为心肌细胞、血管再生以外，可能还存在其他重要机制。

有研究表明间充质干细胞移植有助于心功能的明显改善，其作用机制可能涉及以下几个方面^[6-7]：①间充质干细胞分化为血管内皮细胞和血管平滑肌细胞，直接形成新的血管来恢复缺血心肌的血液供应，拯救濒临凋亡的心肌细胞。②少数移植细胞可能分化成心肌细胞，改善心室功能。③移植细胞与宿主心肌细胞融合，直接参与宿主心脏收缩。④移植细胞能分泌促血管生长的细胞因子，如血管内皮生长因子和碱性成纤维细胞生长因子，促进侧支循环建立。⑤刺激宿主心肌组织分泌血管内皮生长因子，促进原血管系统的再生成。

脂肪组织与骨髓同为中胚层起源的组织，经很多实验研究证实，脂肪来源的基质细胞在体外也可以大量培养，可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌细胞。以往的研究主要集中在骨髓间充质干细胞，而脂肪组织来源的间充质干细胞，即脂肪间充质干细胞具有更多的优势^[8-9]。这次实验在前期研究的基础上，进一步探讨脂肪间充质干细胞移植治疗心肌梗死的炎症调节作用，以及发挥这一作用的最佳时机，为脂肪间充质干细胞用于心肌梗死的治疗提供理论基础。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程
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材料方法

设计：动物水平，对比观察实验。

时间及地点：实验于2012年5至12月在解放军兰州军区兰州总医院骨科研究所完成。

材料：

实验动物：健康体质量80-100 g雄性SD大鼠2只，1月龄，用于脂肪间充质干细胞的分离培养；健康体质量180-200 g雄性SD大鼠40只，四五月龄，用于心肌梗死动物模型的建立。实验动物购于兰州大学医学院GLP实验室，许可证号：Scxk(甘)2009-0004。实验过程中对动物的处置符合医学伦理学标准。

实验方法：

脂肪间充质干细胞的分离培养及鉴定：无菌条件下取体质量80-100 g雄性SD大鼠腹股沟部皮下脂肪垫，剔除血管组织，将脂肪组织充分剪碎，加入2倍体积的0.1% Ⅰ型胶原酶，37 ℃振荡消化30 min，1 000 r/min离心10 min，离心半径13.5 cm，弃上层，HG-DMEM培养基(含体积分数10% FBS、100 U/mL青霉素、100 mg/L链霉素)吹打细胞沉淀，200目细胞筛过滤，调整细胞浓度为1×10⁹ L^-¹，于37℃、体积分数5%CO₂、饱和湿度条件下培养。待细胞生长至70%-80%融合时，0.25%胰蛋白酶消化传代。取第3代脂肪间充质干细胞，流式细胞仪检测细胞表面分子标志CD44、CD34，Cell Quest软件分析。

心肌梗死动物模型的建立：取体质量180-200 g雄性SD大鼠，100 g/L水合氯醛以3 mL/kg剂量腹腔注射麻醉，连接小动物呼吸机，呼吸频率为60次/min，潮气量为3 mL。于左胸第4肋间做2 cm横形切口，钝性分离皮下组织及肌肉，剪开胸膜，暴露心脏，于左心耳与肺动脉圆锥交界处平左心耳下缘2 mm处，用7-0号无损伤缝合线结扎左冠状动脉前降支，以结扎血管以下心室壁变苍白，心电图显示ST段抬高为造模成功。假手术组大鼠只穿线，不结扎血管。术后肌肉注射青霉素40×10⁴ U/d，连续3 d，预防感染。

脂肪间充质干细胞的标记及移植：大鼠心肌梗死模型建立以后，消化收集第3代脂肪间充质干细胞，经慢病毒载体介导绿色荧光蛋白以感染复数200作用24 h进行标记，分别于建模后3 h、7 d经尾静脉缓慢注入浓度为1×10¹⁰ L^-¹的细胞悬液，对照组于建模后3 h同法注入等体积的HG-DMEM培养基，假手术组不做任何处理。

ELISA法检测血浆细胞因子：造模后第14天采集静脉血，肝素抗凝，2 000 r/min离心10 min，分离血浆，-80 ℃冻存。按照ELISA检测试剂盒说明书，检测炎症细胞因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素10的水平。

超声心动图检测心功能：建模后第28天大鼠麻醉后行超声心动图检查，探头频率10 MHz，获取胸骨旁左室长轴和乳头肌水平短轴切面，测量左室舒张末期内径、收缩末期内径、射血分数和短轴缩短率，评价心功能。

主要观察指标：①大鼠血浆肿瘤坏死因子α和白细胞介素10的水平。②大鼠超声心动图检测指标。

统计学分析：采用SPSS 13.0软件进行统计分析，计量资料用x(_)±s表示，组间比较采用单因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

心肌梗死后多种机制激活免疫系统，引起炎症反应。炎症细胞浸润的同时产生大量细胞因子，参与了心梗后的炎症反应过程，包括细胞死亡、细胞浸润以及细胞因子激发的细胞外重构。炎症参与了心肌梗死发病的全过程，血清中炎性细胞因子水平的高低与病情严重程度及病程相关，监测血清炎性细胞因子的浓度对于判断急性心肌梗死患者病情严重程度和预后有一定价值^[10]。适当的炎症反应能够促进心肌组织修复和血管生成，但反应过度则导致大量瘢痕组织形成和纤维化，引起心室重构，最终影响心脏功能^[11]。心肌梗死后常伴随免疫系统的过度激活，引起大量促炎症细胞因子，如肿瘤坏死因子α、白细胞介素1、白细胞介素6等释放和活化，抗炎症细胞因子，如白细胞介素4、白细胞介素10、转化生长因子β等相对或绝对减少，促炎因子和抗炎因子作用网络失衡^[12]。心肌梗死后免疫系统的过度激活和持续的炎症反应加重心肌损害，促进心室重构，加速心功能恶化^[13]。有研究显示，血浆中促炎因子，如超敏C-反应蛋白、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1、白细胞介素6、白细胞介素8、单核细胞趋化蛋白1、巨噬细胞炎性蛋白1α等的持续高表达与心功能恶化的程度和疾病的预后显著相关^[14]。因此调控心肌梗死后炎症反应，恢复细胞因子网络平衡，是延缓心肌梗死后心室重构、心功能恶化的关键^[15-16]。余涛等^[17]心肌梗死后存在交感神经重构及再生现象，大量研究表明心律失常及猝死发生与这种交感神经重构有十分密切的关联。心肌梗死的发生发展过程中存在大量炎症反应，受损心肌及其他炎症细胞产生大量炎症细胞因子和炎症递质，进而引起心肌梗死后神经重构。

近年来对间充质干细胞的研究显示，间充质干细胞不仅具有自我更新和多向分化潜能，而且具有强大的免疫调节作用^[18-19]，能够抑制炎症反应、延长移植物的存活时间、减轻移植物抗宿主病^[20]。间充质干细胞能够抑制淋巴细胞的增殖^[21]，抑制进行中的异基因混合淋巴细胞反应^[22]，减少Thl细胞分泌干扰素γ，增加Th2细胞分泌白细胞介素10^[23]。间充质干细胞还能够改变T细胞亚群，延长皮肤移植物的存活时间，减轻骨髓移植后的移植物抗宿主病^[24]。因此，间充质干细胞被称为炎症的守卫者^[25]。目前，关于不同来源的间充质干细胞移植治疗心肌梗死的研究很多，邓柳霞等^[26]实验观察人脐血单个核细胞静脉移植联合血管紧张素转化酶抑制剂培哚普利对家兔急性心肌梗死心肌组织炎症反应与促炎因子白细胞介素6表达及心功能影响，实验结果显示培哚普利联合人脐血单个核细胞静脉移植治疗急性心肌梗死实验动物，能提高移植细胞在心肌组织内存活率，并进一步改善心功能，其机制可能与联合治疗抑制心肌局部炎症反应及促炎因子白细胞介素6水平表达作用增强有关。张嵬等^[27]采集足月儿的脐带，体外分离、培养、扩增人脐带间充质干细胞，将人脐带间充质干细胞移植治疗心肌梗死，移植后6周梗死区域可见移植的干细胞存活，其中部分向心肌和血管内皮细胞分化，亦可见固有心肌干细胞的募集与分化。实验认为人脐带间充质干细胞移植于心肌梗死区域后可减少细胞凋亡和组织纤维化，改善梗死区域的心肌存活情况，抑制心室重构，促进梗死心肌再生。在间充质干细胞移植治疗心肌梗死领域，还是骨髓间充质干细胞研究最多，且已广泛应用于临床^[28-29]，然而本实验选择的是脂肪来源的间充质干细胞，因为脂肪组织来源的间充质干细胞具有以下优势：取材方便、来源充足、给患者造成的痛苦小、受伦理限制小等优点，是细胞治疗中理想的种子细胞。脂肪间充质干细胞同样具有强大的稳定增殖、多向分化潜能^[30]，以及独特的免疫调节作用^[31]。课题组前期在对脂肪间充质干细胞的研究中同样证实，脂肪间充质干细胞能够显著抑制淋巴细胞的增殖，调节T细胞亚群，改变淋巴细胞分泌细胞因子的水平^[32]。

心室重构是心肌梗死后心力衰竭发生发展的重要病理生理机制。心肌梗死后过度激活的炎症反应是推动心室重构的重要因素之一^[33]。已有研究表明，心肌梗死后缺氧、氧化应激等活化信号能够激活核因子κB，进而诱导炎性细胞因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素1、白细胞介素6等的表达上调^[34-36]。肿瘤坏死因子α是主要的促炎细胞因子。肿瘤坏死因子α可以破坏内皮细胞构建型NO合成酶(eNOS)mRNA的稳定性，下调NO合成酶的表达，同时诱导免疫诱导型NO合成酶(iNOS)的表达，产生心脏毒性作用，抑制心肌收缩，诱导心肌细胞凋亡和负性变时作用^[37]。肿瘤坏死因子α还可以介导心肌基质金属蛋白酶活性升高，改变心肌基质，使胶原纤维含量增加，心肌纤维化，引起室腔扩大、室壁变薄^[38]。白细胞介素10是主要的抗炎细胞因子，可由Th2淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、心肌细胞等多种细胞表达，能够抑制核因子κB的活化，进而抑制肿瘤坏死因子α、白细胞介素1、白细胞介素6等的表达，从而下调免疫应答，抑制炎症反应^[39-40]。赵然尊等^[41]研究通过探讨腺病毒介导人受体活性修饰蛋白1基因转染间充质干细胞移植对心肌梗死后炎症反应及心脏修复的影响及可能机制，发现间充质干细胞人受体活性修饰蛋白1移植通过抑制梗死后NF-κB蛋白表达降低血浆肿瘤坏死因子α水平、升高白细胞10水平，从而有效地调控心肌梗死后炎症反应，降低心肌梗死面积和胶原纤维化形成，促进心脏修复。肖立运等^[42]探索了脂肪间充质干细胞心肌内移植对兔心肌梗死后心功能及凋亡的影响及其机制，通过结扎兔左前降支制作急性心肌梗死模型，将脂肪间充质干细胞注射到梗死区，发现心功能较对照组明显改善，左室体质量指数、凋亡指数均显著小于未进行移植治疗的兔。实验说明脂肪间充质干细胞心肌内移植能减少兔心梗后心肌细胞凋亡、减轻左室重构，从而改善兔心肌梗死后心脏功能。

新近研究显示，间充质干细胞能够分泌肿瘤坏死因子α激活基因/蛋白6^[43-44]，肿瘤坏死因子α激活基因/蛋白6能够抑制巨噬细胞核因子κB的激活和表达^[45]，从而使与核因子κB激活相关的促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子α、白细胞介素1等分泌减少，同时作用于巨噬细胞使其分泌抗炎细胞因子白细胞介素10^[46]，白细胞介素10对巨噬细胞的激活又具有负性调控作用，最终调控心肌梗死后炎症反应处于一个合理的水平。在这次实验中，作者通过结扎大鼠左冠状动脉前降支复制心肌梗死模型，采用静脉途径移植脂肪间充质干细胞，移植的脂肪间充质干细胞可以通过血流到达脾脏，而脾脏是淋巴细胞和单核细胞的储备库，经静脉途径移植更有利于脂肪间充质干细胞发挥免疫调节作用。本次实验结果显示，心肌梗死后移植脂肪间充质干细胞能够有效地降低血浆肿瘤坏死因子α水平，升高白细胞介素10水平，并且显著缩小左室舒张末期内径、收缩末期内径，提高射血分数、短轴缩短率。表明心肌梗死后，移植的脂肪间充质干细胞能够抑制促炎细胞因子的表达，升高抗炎细胞因子的表达，从而抑制心室重构、延缓心功能恶化的进展。同时在实验中还观察到，3 h移植组较7 d移植组作用更趋明显，提示在心肌梗死的急性期进行脂肪间充质干细胞移植，此时炎症反应较剧烈，脂肪间充质干细胞能够在早期抑制过度的炎症反应，调节炎症的动态平衡，从而更好的发挥抑制重构，改善心功能的作用。本次实验结果提示，脂肪间充质干细胞调节心肌梗死后炎症反应可能是抑制心室重构，改善心脏功能的重要机制之一。

脂肪间充质干细胞移植对心肌梗死后炎症反应及心室重构的影响

Effect of adipose-derived mesenchymal stem cell transplantation on inflammatory response and ventricular remodeling after myocardial infarction

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[1]	蒲锐, 陈子扬, 袁凌燕. 不同细胞来源外泌体保护心脏的特点与效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-.
[2]	林清凡, 解一新, 陈婉清, 叶振忠, 陈幼芳. 人胎盘源间充质干细胞条件培养液可上调缺氧状态下BeWo细胞活力和紧密连接因子的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 4970-4975.
[3]	张宇, 田少奇, 曾国波, 胡川. 初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1340-1345.
[4]	黄泽晓, 杨妹, 林诗炜, 何和与. 血清n-3多不饱和脂肪酸水平与全膝关节置换早期股四头肌肌力变化的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1375-1380.
[5]	舒文博, 陈梦池, 李华, 黄丽仟, 黄彬彬, 张文海, 吴亚臣, 王泽峰, 李俏丽, 刘鹏. 脂肪分布与在校大学生日常体力活动特点的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1277-1283.
[6]	顾霞, 赵敏, 王平义, 李一梅, 李文华. 低氧诱导因子1α与低氧相关疾病信号通路的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1284-1289.
[7]	柴乐, 吕建兰, 胡劲涛, 胡华辉, 许庆军, 余进伟, 全仁夫. 诱导急性脊髓损伤模型大鼠炎症反应信号通路的变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1218-1223.
[8]	耿秋东, 葛海雅, 王和鸣, 李楠. 基于网络药理学探讨龟鹿二仙胶治疗骨关节炎的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1229-1236.
[9]	张秀梅, 翟运开, 赵杰, 赵萌. 类器官模型国内外数据库近10年文献研究热点分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1249-1255.
[10]	刘聪, 刘肃. miR-17-5p调控低氧诱导因子1α介导脂肪细胞分化及血管生成的分子机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1069-1074.
[11]	王正东, 黄娜, 陈婧娴, 郑作兵, 胡鑫宇, 李梅, 苏晓, 苏学森, 颜南. 丁酸钠抑制氟中毒可诱导小胶质细胞活化及炎症因子表达增多[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1075-1080.
[12]	汪显耀, 关亚琳, 刘忠山. 提高间充质干细胞治疗难愈性创面的策略[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1081-1087.
[13]	万然, 史旭, 刘京松, 王岩松. 间充质干细胞分泌组治疗脊髓损伤的研究进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1088-1095.
[14]	廖成成, 安家兴, 谭张雪, 王倩, 刘建国. 口腔鳞状细胞癌干细胞的治疗靶点及应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1096-1103.
[15]	谢文佳, 夏天娇, 周卿云, 刘羽佳, 顾小萍. 小胶质细胞介导神经元损伤在神经退行性疾病中的作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1109-1115.