大鼠颈动脉损伤后SDF-1α/CXCR4的表达及其与内膜增生程度相关性的研究

摘要

目的： 血管的内膜纤维性增生和重塑作用是血管在遭受机械性损伤（如球囊扩张成型术、支架植入或取栓治疗等）后，血管过度修复病理过程的主要特征，这种现象被定义为再狭窄，并且限制了治疗性血管成型术的临床应用。研究表明损伤早期血管内皮的裸露导致了细胞外基质（ECM）的暴露，促进了血小板的活化、黏附和纤维素沉积，引发一系列的以粒细胞为特征的炎症反应，释放多种血管活性物质如凝血因子、血管平滑肌细胞(Vascular smooth muscle cell，VSMC)生长因子以及粘附分子等，从而导致血管平滑肌细胞的过度增生和迁移以及基质改建，越来越多的证据证明血管损伤后内膜增生的发生和发展可能是血管平滑肌细胞特异性分化和迁移的结果。随着人们对来源于骨髓的祖细胞研究的深入，内皮细胞祖细胞（EPC）和平滑肌细胞祖细胞在血管损伤后对血管内皮细胞和平滑肌细胞的补充修复，以及在内膜的过度增生中各自的作用，已越来越受到人们关注，而在这一过程中，SDF-1α/CXCR4发挥着重要的作用。SDF-1(stromal cell — derived factor 1)基质细胞来源因子，属于趋化因子CXC亚家族，编码区含267bp，编码89个氨基酸残基多肽。 CXCR4是目前已知SDF-1唯一的受体，高度保守，α螺旋跨膜7次，由352个氨基酸组成。SDF-1α/CXCR4在内皮细胞祖细胞（EPC）的动员、迁徙和归巢中起着关键作用，骨髓来源的EPC已经被证实参与血管损伤后内皮细胞的补充，抑制内膜的过度增生，而骨髓来源的平滑肌细胞祖细胞也参与了血管损伤后平滑肌细胞的恢复，促进内膜的增生，但具体是何种祖细胞亚型转化为平滑肌细胞，目前并不清楚，已经有实验认为在趋化引导骨髓来源的平滑肌祖细胞方面，SDF-1α/ CXCR4也同样发挥着重要的作用。虽然国内外对SDF-1α/CXCR4的生物学特性和血液学应用方面已做了广泛的研究，但对于其在血管损伤后内膜过度增生中的作用研究甚少并且存在分歧，本实验拟通过制作模拟动脉血管损伤的模型，观察在损伤血管新生内膜形成的过程中，与增生程度相对应的SDF-1α/CXCR4表达，并且在二者之间建立一定的关联性。为预防和治疗血管损伤后内膜过度增生和由此引发的再狭窄提供新的方法和途径。 方法： 选择SD大鼠90只，随机分成球囊损伤手术组、假手术组和对照组，每组30只，用Forgaty球囊导管制备大鼠颈动脉内皮剥脱损伤模型，在损伤后1，3，7，14，28天5个时间点分别取各组大鼠外周血，运用流式细胞仪检测血中表达CXCR4阳性的细胞数量，并且比较各组之间的差异；在相同时间点取血管标本，通过免疫组织化学染色法，运用半定量法测定各组血管标本中SDF-1α的表达量，并比较各组间的差异；在相同时间点取血管标本，通过HE染色法观察各组血管标本，使用病理图像分析系统测定损伤血管有无新生内膜形成以及增生程度，并比较各组间的差异性；运用统计学方法分析研究损伤后血管新生内膜增生程度与SDF-1α/CXCR4表达量之间的相关性。 结果： ①大鼠颈动脉球囊损伤模型建立结果：大鼠颈动脉经球囊损伤后，显微镜下观察证实有明显的血管内膜剥脱。在球囊手术损伤组，损伤后 2 周石腊切片 HE 染色见明显的新生内膜增生，血管腔明显变狭窄。 ②大鼠颈动脉球囊损伤后外周血中表达CXCR4阳性的细胞数量变化：在球囊手术损伤组，损伤后1天即发现外周血中CXCR4阳性的细胞数量较假手术组和对照组升高，这种升高一直持续到术后28天，并且与其他两组比较具有显著的差异。 ③大鼠颈动脉球囊损伤后血管标本中SDF-1α的表达：在术后1，3，7，14，28天分别取材，用免疫组织化学染色后，采用半定量法评估，发现球囊手术损伤组术后1天损伤段血管中SDF-1α的表达量较假手术组和对照组高，并一直持续到术后28天，与其他两组比较具有显著的差异。 ④大鼠颈动脉球囊损伤后新生内膜形成和增生程度的结果：在球囊手术损伤组，损伤后1，3天未发现明显的新生内膜形成，损伤后7天开始出现新生内膜增生，损伤后28天增生程度最大。与其他两组及其他损伤后时间点比较具有统计学意义。 ⑤大鼠颈动脉球囊损伤后SDF-1α/CXCR4的表达与新生内膜增生程度之间的相关性分析：发现大鼠颈动脉球囊损伤后SDF-1α/CXCR4的表达与血管新生内膜增生程度之间的相关性高。 结论： 在正常生理状态和假手术状态下，血管内膜没有出现增生，外周血中CXCR4表达阳性的细胞数量极少，血管内膜中基本没有SDF-1α的表达，而在血管内皮损伤后早期，新生内膜就出现增生，并且增加了外周血中CXCR4阳性细胞的数量和血管壁中SDF-1α的表达；SDF-1α/CXCR4的表达与血管新生内膜增生程度有关；SDF-1α/CXCR4参与了损伤后血管的修复过程，但具体调控机制和作用还有待于进一步研究。