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背景
心肌梗死是一种常见的心血管疾病,在其治疗过程中实现心肌的再生修复一直是重点和难点问题。近几年研究指出应用各种干细胞疗法能够实现心肌的再生修复。然而,关于心肌缺血坏死后心肌细胞能否进行自然修复及哪些细胞参与到修复过程中目前仍没有得到证实,本实验就此问题进行研究。
目的
采用盐酸异丙肾上腺素诱导制备的大鼠心肌缺血动物模型,利用组织学和免疫荧光化学技术研究缺血坏死区组织病理学改变以及利用分子标记物如c-kit、CD34、Nanog、Gate4、Nkx2.5,缝隙连接蛋白connexin43,肌钙蛋白CTnI,探讨缺血坏死区增殖(迁移)细胞的生物学特征。
材料和方法
实验选择SD大鼠36只(雌、雄不限),由新乡医学院实验动物中心提供,体重180±20g。动物随机分为实验组(分1天、4周和8周组,每组8只)和对照组(8只),实验组按4mg/Kg的剂量腹腔注射盐酸异丙肾上腺素,连续注射7天;对照组注射等体积生理盐水。各组动物利用大鼠肢体导联心电图评估造模是否成功。造模成功后,分别于1天、4周和8周,用10%水合氯醛麻醉动物,快速开胸取心,小心剪除心房和右心室游离壁,保留左心室下1/2心壁组织。每组快速取近心内膜下心肌组织的电镜材料,迅速用2.5%戊二醛固定,1%四氧化锇后固定,常规脱水、透明、Epon812环氧树脂包埋、制备超薄切片,硝酸铅和醋酸铀双重染色,H-7500电子显微镜观察。其它心壁组织用4%多聚甲醛固定,分别用20%、30%蔗糖处理、OCT包埋、冰冻切片机制备冰冻切片,并于-20°冰箱保存待用。检测:①HE染色光镜下观察4组大鼠心肌组织结构;②电镜下观察心肌缺血坏死区的结构;③免疫荧光技术检测缺血坏死区内迁移的细胞及分化的分子标记,如干细胞分子标记物CD34、c-kit、Nanog,心肌细胞早期转录因子Gate4、Nkx2.5及心肌细胞标记物Connexin43和CTnI,免疫荧光设阴性对照,用封闭液代替一抗,其它步骤相同。利用OlympusFV-1000激光扫描共聚焦显微镜下观察和采集荧光图片。
结果
①盐酸异丙肾上腺素诱导大鼠心肌缺血,肢体导联心电图出现了典型心肌缺血坏死后ST段抬高心电图改变。
②HE染色显示心内膜下出现心肌细胞缺血坏死区,HE染色呈浅染区。主要集中于左心室壁和室间隔靠近心内膜及内层心肌处,尤以心尖部为重。
③电镜下可见心内膜下出现心肌细胞缺血坏死区,坏死区可见成纤维细胞增殖、间质纤维沉积、新生毛细血管形成及细胞增生。
④心肌细胞缺血坏死区,早期表达干细胞表面标记物Nanog,中期可表达CD34、心肌细胞早期转录因子Gate4,后期表达Connexin43、肌钙蛋白CTnI。CD34的阳性结果主要定位于细胞质,呈线性分布,染色清晰;Nanog的阳性结果主要定位于细胞膜上,条索状分布,染色清晰;Gate4的表达不同阶段发生转位,早期定位于细胞核中,晚期则转移到细胞核的周边部,染色清晰;Connexin43呈散在点状分布,位于细胞质及细胞膜上,染色清晰;CTnI呈点状散在分布于细胞质中,染色清晰。
结论
肯定了在不施加任何干预条件下,心肌自然修复的功能,证明干细胞参与心肌缺血坏死区的自我修复,形成具心肌细胞特征的“心肌样细胞”。