BMSC治療ApoE-/-動(dòng)脈粥樣硬化小鼠模型的初步研究

白盈盈，劉菊芬，張建平，和法蓮，陳慧芬，張夢(mèng)圓，王穎翠，潘興華，劉高米洋

動(dòng)脈粥樣硬化（AS）是冠心病、心肌梗死、腦栓塞、血栓栓塞性疾病等多種缺血缺氧性心腦血管疾病的重要病理生理基礎(chǔ)，嚴(yán)重危害人類健康，是人類死亡的主要原因[1]。隨著人們生活水平和生活方式的改變，加之AS發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，無(wú)法確定有效的臨床治療方法，AS發(fā)病率逐漸上升，且年輕化，急需開拓新的治療方法。間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)移植治療是近年新興起的一種全新的治療手段，研究發(fā)現(xiàn)，MSC可分化成內(nèi)皮細(xì)胞、釋放多種因子，且本身免疫原性較低，在AS的發(fā)生、發(fā)展中具有一定作用，為AS的治療提供了新的思路。本研究旨在觀察BMSC對(duì)ApoE-/-缺陷小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型的治療效果，為BMSC治療AS提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與器材 DMEM/F12培養(yǎng)基（美國(guó)Hyclone公司），胎牛血清（美國(guó) BI公司），雙抗（美國(guó)BI公司），百萬(wàn)層級(jí)層流超凈工作臺(tái)（SW-CL-2F型，蘇州佳寶凈化工程設(shè)備有限公司），細(xì)胞培養(yǎng)孵箱（美國(guó) Thermo公司），PCR 儀（Bio-rad公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 6 w齡ApoE-/-缺陷小鼠（品系C57BL/6）和C57BL/6小鼠均購(gòu)自南京君科生物科技有限公司[合格證號(hào)：SCXK（軍）2012-007]，用于制備BMSC的6 w齡C57熒光小鼠為本實(shí)驗(yàn)室提供。所有實(shí)驗(yàn)用小鼠均在SPF級(jí)環(huán)境飼養(yǎng)，其中ApoE-/-小鼠從6 w齡開始給予高脂飼料，其余普通飼料喂養(yǎng)。C57BL/6 小鼠為正常對(duì)照組（n=8），ApoE-/-缺陷小鼠隨機(jī)分為空白對(duì)照組（n=8）、陰性對(duì)照組（n=4）和實(shí)驗(yàn)組（n=4）。實(shí)驗(yàn)組從第9 w開始經(jīng)尾靜脈注射 1 ×105BMSC 200 μl，1 次/w，共注射 8 次；正常對(duì)照組和空白對(duì)照組不做處理，于12 w時(shí)2組分別處死4只進(jìn)行模型鑒定；陰性對(duì)照組給予注射等體積生理鹽水。BMSC注射4 w后即21 w時(shí)，剩余小鼠同時(shí)處死、采血、取材。

1.3 BMSC細(xì)胞分離與培養(yǎng) 取C57熒光小鼠脫頸處死，無(wú)菌取脛骨和股骨骨髓，用培養(yǎng)基稀釋后接種于10 cm2塑料培養(yǎng)皿中，置于 37℃、5%CO2、飽和濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。72 h后首次全量換液去除未貼壁細(xì)胞，繼續(xù)培養(yǎng)至 90%融合時(shí)，常規(guī)傳代培養(yǎng)至第3代，收集細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)，配制成1×105細(xì)胞/200μ l的細(xì)胞懸液。

1.4 AS模型鑒定及療效評(píng)價(jià) 空白對(duì)照組和正常對(duì)照組小鼠于12 w齡時(shí)進(jìn)行基因型鑒定、血脂分析和主動(dòng)脈弓斑塊形成鑒定，實(shí)驗(yàn)組和陰性對(duì)照組于BMSC注射后4w時(shí)進(jìn)行療效評(píng)價(jià)。具體方法是：（1）基因型鑒定：剪取3～5 mm鼠尾，加入鼠尾裂解液裂解，提取DNA；PCR擴(kuò)增，引物由昆明碩擎生物科技有限公司合成，上游引物：5'-GCC TAG CCG AGG GAG AGC CG-3'，下游引物： 5-'TGT GAC TTG GGA GCT CTG CAG C-3'（ ApoE 野生型），5-'GCC GCC CCG ACT GCA TCT-3'（ApoE突變型）。 PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物行瓊脂糖凝膠電泳，通過(guò)電泳條帶判斷是否為ApoE缺陷小鼠。（2）血脂分析：小鼠雙側(cè)內(nèi)眥靜脈采血，用自動(dòng)生化分析儀測(cè)定 TC、TG、HDL-C和LDL-C。（3）斑塊形成鑒定：采用主動(dòng)脈弓油紅O染色法。脫臼法處死陰性對(duì)照組小鼠，分離主動(dòng)脈弓，縱向剖開，4%多聚甲醛4℃固定過(guò)夜，用1×PBS沖洗2次，加入油紅O染料工作液（油紅O儲(chǔ)存液：蒸餾水=3∶2，混勻后用中性濾紙過(guò)濾）4℃過(guò)夜，75%乙醇漂洗3次，5 min/次。 倒置顯微鏡下觀察粥樣斑塊的數(shù)量、面積。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以±s表示，組間比較采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 ApoE缺陷AS模型鑒定 瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果顯示，空白對(duì)照組小鼠PCR產(chǎn)物均僅有245 bp的條帶，均為 APOE 突變型小鼠（圖 2a）。 TC、TG、LDLC檢測(cè)結(jié)果顯示，空白對(duì)照組以上指標(biāo)較正常對(duì)照組明顯升高（P＜0.05，表1）?？瞻讓?duì)照組可見Apoe-/-小鼠動(dòng)脈內(nèi)壁有紅色脂肪性斑塊形成，粘附在血管壁上（圖2b），正常對(duì)照組無(wú)紅色斑塊樣結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明ApoE-/-小鼠高脂飲食至12 w時(shí)出現(xiàn)AS的典型特征，即血脂水平升高，動(dòng)脈出現(xiàn)不規(guī)則斑塊。

圖2 ApoE-/-小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型鑒定

2.2 血脂水平比較 實(shí)驗(yàn)組TC、TG、LDL-C較陰性對(duì)照組下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），HDL-C各組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），結(jié)果見表1。油紅O染色顯示，實(shí)驗(yàn)組斑塊較陰性對(duì)照組面積、數(shù)量均有一定程度的減少（圖3），但未達(dá)到正常對(duì)照組（圖2c）效果，提示BMSC對(duì)AS有一定的治療效果。

圖3 BMSC抑制AS模型小鼠主動(dòng)脈弓斑塊形成

3 討論

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于AS的發(fā)病機(jī)制有脂質(zhì)浸潤(rùn)學(xué)說(shuō)、血管平滑肌細(xì)胞克隆學(xué)說(shuō)、氧化應(yīng)激學(xué)說(shuō)、免疫功能異常學(xué)說(shuō)、炎癥學(xué)說(shuō)等[2]。研究顯示，血管壁內(nèi)皮損傷是引起AS的首要因素，同時(shí)炎癥反應(yīng)參與了AS的發(fā)生、發(fā)展[3]。此外，血管中膜平滑肌細(xì)胞受到各種病理刺激可遷移進(jìn)入內(nèi)膜，然后聚集、增殖為AS中的平滑肌細(xì)胞，參與AS的形成[4]。Glass等[5]研究認(rèn)為，AS是一種自身免疫性疾病，免疫細(xì)胞、因子及免疫反應(yīng)在AS的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

有研究發(fā)現(xiàn)，MSC可以向損傷的內(nèi)皮募集，進(jìn)一步分化為內(nèi)皮細(xì)胞修復(fù)受損的血管內(nèi)皮，也可通過(guò)本身的歸巢作用到達(dá)血管損傷部位，參與AS的形成[6]。外源性輸入的MSC可在體內(nèi)分化為平滑肌細(xì)胞，參與血管再狹窄及AS的發(fā)生[7]。

本研究結(jié)果顯示，同種異體BMSC經(jīng)靜脈移植到ApoE-/-小鼠體內(nèi)后，TC、TG及LDL-C下降，且動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的數(shù)量及面積均有減少，提示同種異體BMSC可能具有治療AS的作用。王治校等[8]利用MSC治療小鼠動(dòng)脈粥樣硬化模型后發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積減小的同時(shí)，外周血中免疫細(xì)胞數(shù)量增加，認(rèn)為MSC減輕動(dòng)脈粥樣硬化可能與其免疫調(diào)節(jié)相關(guān)。其機(jī)制可能是BMSC可歸巢到損傷部位并分化為血管細(xì)胞，同時(shí)還可分泌多種因子，促進(jìn)損傷修復(fù)和抑制炎癥反應(yīng)。

綜上所述，ApoE-/-缺陷小鼠用于動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)研究，同時(shí)同種異體BMSC可以抑制ApoE-/-動(dòng)脈粥樣小鼠斑塊形成，改善血脂水平，延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。

表1 各組血脂水平比較(n=4)

[1] GK Hansson.Inflammation,atherosclerosis,and coronary artery disease[J].N Engl J Med,2009,352(16):429-430.

[2] 劉俊田.動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)病的炎癥機(jī)制的研究進(jìn)展[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版）,2015(2):141-152.

[3] Ross R.Atherosclerosis:an inflammatory disease[J].N Engl J Med,1999,340(2):115-126.

[4] Ross R.The pathogenesis of atherosclerosis:aperspective for the 1990s[J].Nature,1993,362(6423):801-809.

[5] CK Glass，JL Witztum.Atherosclerosis:the road ahead[J].Cell,2001,104(4):503.

[6] WangCH,CherngWJ,YangNI, et al.Late-outgrowth endothelial cells attenuate intimal hyperplasia contributed by mesenchymal stem cells after vascular injury[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol,2008,28(1):54-60.

[7] Karp JM,Leng Teo GS.Mesenchymal stem cell homing:the devil is in the details[J].Cell Stem Cell,2009,4(3):206-216.

[8] 王治校,毛山,李玉,等.間充質(zhì)干細(xì)胞移植對(duì)小鼠動(dòng)脈粥樣斑塊形成的影響[J].細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志,2012,28(3):244-246.