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目的:本实验在建立大鼠的心肌梗死模型后,体外通过心肌细胞裂解液模拟心肌微环境,联合BMP-2诱导MSCs向心肌样细胞方向分化,一定程度上削弱植入MSCs分化受体内微环境影响导致的多向性,然后行大鼠心梗模型的体内移植,观测经不同诱导条件作用后的MSCs移植对大鼠心肌梗死后心功能改善效果;并在体外以传统诱导剂5-aza为参照,观察新型诱导剂BMP-2的诱导分化效能及特点,以探索其进一步研究及应用。方法:取6-8周龄SD大鼠股骨骨髓,分离培养MSCs至第三代,体外诱导分成五组:A组(对照组),单纯DMEM/F12培养组; B组,BMP-2诱导组; C组,5-Aza诱导组; D组,心肌细胞裂解液诱导组; E组,心肌细胞裂解液联合BMP-2诱导组。根据各自实验条件诱导MSCs一周之后,观察细胞诱导情况并收获细胞。应用RT-PCR的方法检测心肌早期分化基因NKX2.5、GATA-4 mRNA的相对表达量,明确体外干细胞的分化方向及不同诱导条件的效能强弱。采用结扎大鼠左冠状动脉前降支的方法建立大鼠心肌梗死模型。将诱导后的MSCs于建模后两周行体内移植,体内移植实验分五组: A组(对照组),单纯注射DMEM/F12培养液; B组,移植未经诱导处理的MSCs; C组,移植BMP-2诱导后的MSCs; D组,移植心肌细胞裂解液诱导后的MSCs; E组,移植心肌细胞裂解液联合BMP-2诱导后的MSCs。于移植MSCs四周后,行心脏超声检测相关心功能指标,观察各组心脏功能的改善效果。结果: 1.RT-PCR结果示各实验组诱导一周后MSCs均表达GATA-4,NKX2.5,各实验组表达量差异有统计学意义(P<0.05 ),从检测指标的相对表达量上分析,各实验组体外诱导干细胞分化效能强弱情况为E组>D组,C组>B组(P<0.05 ),C组与D组比较无显著差异(P>0.05 )。2.心超结果提示,与建模前对比,梗死心脏的左室舒张末径(LVEDd)明显增加,收缩能力下降;移植MSCs 4w后,B,C, D, E各组的心功能较移植前有明显改善(P<0.05),E组的心功能改善效果优于其他三组(P<0.05);而B组、C组、D组三组比较,心功能改善效果依次递增,差异有显著性(P<0.05)。3.血管灌注功能测定显示,与空白组相比,B, C两组梗死区毛细血管密度明显增加(P<0.05),两组间差异不显著(P>0.05 ),而D组增加较B、C组显著(P<0.05),各实验组中,E组灌注血管数量增加最显著(P<0.05)。结论: (1)10μg/L浓度的BMP-2体外诱导骨髓间充质干细胞向心肌细胞方向分化的分化效应尚低于传统诱导剂5-Aza;(2)骨髓间充质干细胞经体外诱导之后的治疗效果好于直接应用;(3)BMP-2与心肌细胞裂解液对MSCs的联合诱导效果优于单纯BMP-2或心肌细胞裂解液诱导效果,推测两者发挥了一定程度协同效应;(4)BMP-2与心肌细胞裂解液联合诱导后的MSCs移植,对心功能的整体改善效果优于单纯BMP-2或心肌细胞裂解液诱导后MSCs,诱导后的MSCs对心功能治疗效果与诱导剂的诱导效应大小正相关。
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