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目的: 研究三七总皂苷(total saponins of Panax notoginseng,tPNS)对源自大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow mesenchymal stem cells,rBMSCs)的血管新生的影响,获得tPNS与BMSCs联合应用有助于BMSCs的存活和血管生成的实验资料,为解决BMSCs移植治疗心肌梗死时,细胞在心肌缺血微环境下存活率低影响临床应用的难题提供新思路。 方法: 1.rBMSCs的分离、纯化与鉴定。 采用密度梯度分离法,从大鼠骨髓中分离BMSCs,并于体外纯化、扩增。流式细胞术检测rBMSCs的表面标志CD29+、CD106+、CD44+和CD45+。 2.rBMSCs增殖及tPNS的影响 将BMSCs接种于96孔板培养,tPNS(0,0.03,0.1,0.3,1,3,10,30,100,300μg/mL)刺激48h,MTT法,酶标仪490nm检测OD值,以OD值代表细胞增殖率。以此实验结果为依据确定本实验的tPNS低、中、高浓度,MTT法检测培养10d细胞生长曲线。 3.细胞培养上清中VEGF含量检测 rBMSCs接种于96孔培养板培养,tPNS刺激(0,1,10,100μg/mL),分别于第2、4、6、8、10d收集培养上清,ELISA检测培养上清中VEGF浓度。 4.细胞VEGF基因表达的检测 rBMSCs接种于25 cm2塑料培养瓶,tPNS刺激(0,1,10,100μg/mL)48h,Trizol Reagenl提取总RNA,在qRT-PCR仪上用一步法检测VEGF基因表达量。 5.rBMSCs的内皮诱导及体外血管新生实验 用含EGM-2的HG-DMEM内皮诱导培养液诱导BMSCs14 d,免疫细胞化学及免疫荧光染色检测Ⅷ因子相关抗原、荆豆凝集素并行细胞摄取Dil-ac-LDL实验。 体外血管新生实验用Matrigel基质胶内皮细胞管形成分析实验模型。 6.rBMSCs联合Matrigel移植在体血管生成实验 实验分为空白对照组、实验对照组、tPNS低、中、高浓度组。rBMSCs与冰浴中的Matrigel等量混合,取400μl皮下注射于SD大鼠腹前区正中线两侧,空白对照组以等量培养液代替rBMSCs。术后常规喂养,按实验分组腹腔注射血栓通(50μg/kg,低浓度组;100μg/kg,中浓度组;150μg/kg,高浓度组。)或生理盐水(对照组)。10d终止实验,取出Matrigel移植体,分别测定其血红蛋白含量和VEGF含量,部分种植体组织切片,Masson染色,检测微血管面积。 结果: 1.rBMSCs形态学特征及流式细胞术鉴定 细胞接种48h,首次换液后,贴壁细胞呈梭形或为体积较大的圆形单个核细胞。4d后,可见纺锤形贴壁细胞。6d后,多个细胞形成集落。传代后,细胞体积增大,呈长梭形,成纤维细胞样。融合的细胞单层呈涡旋状。流式细胞术检测第四代rBMSCs表面抗原,CD29+阳性细胞数为77.1%,CD44+阳性细胞为21.3%,CD106+和CD45+阳性细胞分别为5.5%和4.0%。 2.tPNS对rBMSCs增殖能力的影响。 tPNS促进rBMSCs细胞增殖。tPNS刺激细胞48h,浓度从0.03至100μg/mL范围内,均有促细胞增殖作用。取1.0μg/mL、10.0μg/mL和100μg/mL为tPNS的低,中,高浓度组。连续检测10d细胞增殖率,结果显示,培养第2至6天,tPNS低,中,高浓度组分别较对照组增高13.7%~36.7%、35.5%~65.2%和23.3%~70.8%,均P<0.01;第8天以后,增殖率与对照组比较虽仍有增高,但增高幅度较小。 3.tPNS促进rBMSCs分泌VEGF 在对照组,细胞培养至第2,4,6,8,10天,培养上清中VEGF浓度分别为682.7±128.4pg/mL、830.6±71.0 pg/mL、778.8±63.9 pg/mL、802.7±49.3 pg/mL和683.7±194.1 pg/m。与对照组比较,tPNS低、中、高浓度组细胞培养至第4至10天,VEGF浓度分别较对照组增高20.3%~28.5%,67.9%~109.3%和101.0%~248.1%,均P<0.01。 4.tPNS上调rBMSCs的VEGF基因表达 实时荧光定量逆转录PCR检测结果表明,tPNS上调VEGF mRNA水平。与对照组比较,tPNS的低,中、高浓度组分别增高36%、22%和89%,P<0.01或P<0.05。 5.tPNS促进rBMSC-ECs体外血管新生 第三代rBMSCs用内皮诱导培养液培养,14d后分化为内皮样细胞(rBMSC-EC),rBMSC-ECs在Matrigel基质胶上培养24h,形成毛细血管样结构。tPNS组管的数量和管的长度均较对照组明显增加。毛细管总长度为对照组的2.17倍(1μg/mL组)、1.42倍(10μg/mL组)和1.90倍(100μg/mL组),P<0.05或P<0.01。 6.tPNS促进rBMSCs联合Matrigel移植在体血管生成 Matrigel移植体血红蛋白含量:空白对照组Hb含量很低,实验对照组是空白对照组的1.8倍,P<0.01;tPNS低、中、高浓度组分别是实验对照组的1.38倍、1.51倍和1.69倍,均P<0.01。Matrigel移植体VEGF浓度:实验对照组较空白对照组增高3.11倍,P<0.01,tPNS低、中、高浓度组较实验对照组分别增高15.9%、41.2%和67.6%,均P<0.01。微血管面积测定:实验对照组较空白对照组增高18.02倍,P<0.01,tPNS低、中、高浓度组较实验对照组分别增高22.1%、34.5%和56.4%,均P<0.05。 结论: 以上结果提示,三七总皂苷促进大鼠骨髓间充质干细胞增殖、向微血管分化及诱导新血管生成,其机制涉及血管内皮生长因子基因表达上调和蛋白分泌增加。