G-CSF中介的CXCR4和非CXCR4途径在心肌缺血后心律失常发生中的作用

摘要

研究背景：心肌梗死可引起心律失常性心室重构(包括机械重构和电重构)。为了改善甚至逆转机械重构和电重构，近年来的研究热点之一为通过经细胞因子动员干细胞方式进行心肌梗死后的修复治疗。粒细胞集落刺激因子(GranulocyteColony-StimulatingFactor,G-CSF)作为一种能够动员骨髓中多种干细胞的细胞因子，可以动员CXCK4+骨髓干细胞并募集到缺血心肌区域，进而改善心脏功能。此外有研究提示G-CSF还能够直接与心肌细胞表面受体结合，通过短期非基因组效应及长期基因表达相关的抗凋亡作用保护心脏功能，在心肌梗死后的修复治疗中具有良好的应用前景。综上，G-CSF的作用途径可以归结为骨髓动员效应(CXCR4途径)和靶细胞直接作用效应(非CXCR4途径)。目前，G-CSF是否可通过靶细胞直接作用效应(非CXCR4途径)影响缺血心肌细胞的电生理特性，并进而减少心律失常发生尚无报道。 目的：探讨G-CSF对离体心肌细胞模型离子通道电流的影响；探讨G-CSF单独作用、G-CSF与骨髓干细胞表面受体CXCR4的拮抗剂(AMD3100)联合作用对缺血心肌电生理特性的影响差异；探讨G-CSF对早期(7天)电生理特性的影响是否能够持续到心肌缺血后的慢性恢复期(3月)。 方法：采用细胞和心脏整体电生理方法进行研究。 细胞电生理方法：使用酶解方法获得大鼠单个心室肌细胞，采用全细胞膜片钳记录技术观察不同浓度(0～300μg/kg)G-CSF急性干预对模拟缺血条件下心室肌细胞L型钙离子通道电流(ICaL)、电压依赖性钠离子通道电流(INa)的电流-电压曲线、激活曲线、失活曲线的影响。 心脏整体电生理方法：通过结扎冠状动脉左前降支方法建立大鼠心肌梗死(myocardialinfarction，MI)模型和缺血/再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)模型，开胸手术但不结扎冠状动脉者为假手术组(Sham)。分为G-CSF组、G-CSF＋AMD3100组、对照组(生理盐水)，给药方式为：即刻给药(MI和I/R模型建立后1小时给药)和延迟给药(MI和I/R模型建立后24小时给药)。每个组别分为两个亚组，即7天和3个月观察组。使用Langendorff方法灌流使大鼠心脏于体外持续搏动，采用多导生理记录仪记录不同组别G-CSF干预对心室窦性心动周期、有效不应期、单相动作电位、室速及室颤阈值的影响。 结果： 微观电生理结果： 1.急性G-CSF干预下，模拟缺血条件下心室肌细胞ICaL的I-V曲线发生了改变，呈剂量依赖性增加；失活曲线未发生变化，激活曲线在300μg/kg的时候向右偏移，表明G-CSF对于ICaL的影响基本为非电压依赖性；300μg/kgG-CSF同100μg/kgG-CSF相比，电流密度无明显统计学差异。 2.在ICaL结果基础上，给予最大剂量(300μg/kg)G-CSF对缺氧条件下心室肌细胞急性干预，INa的I-V曲线、激活曲线、失活曲线和静态失活曲线均无明显变化。 心脏整体电生理结果： 1.梗死组(MI)：即刻G-CSF干预组较MI对照组，心脏整体电生理指标均有改善(P<0.05)；延迟G-CSF干预组对心脏整体电生理的影响同MI对照组相似：即刻和延迟G-CSF+AMD3100干预组电生理指标较MI对照组有明显改善，但未恢复到Sham组水平(P<0.05)。 梗死7天各干预组电生理指标改善能够延续到心肌梗死后3个月，但各干预组电生理指标均未恢复到Sham组水平(P<0.05)。 2.缺血再灌注组(I/R)：即刻G-CSF干预组和延迟G-CSF干预组较I/R对照组心脏整体电生理指标均有改善，但上述两组电生理指标均未恢复到Sham组水平(P<0.05)；即刻G-CSF＋AMD3100干预组和延迟G-CSF＋AMD3100干预组电生理指标均基本恢复到Sham组水平。 缺血再灌注7天各干预组心脏整体电生理指标改善能够延续到缺血再灌注后3个月，但各干预组电生理指标均未恢复到Sham组水平(P<0.05)。 结论： 1.0～300μg/kg范围内不同浓度G-CSF急性干预条件下，随G-CSF剂量升高缺氧大鼠心室肌细胞L型钙离子通道电流密度逐渐增大，300μg/kgG-CSF同100μg/kgG-CSF相比，电流密度无统计学差异，表明100μg/kg为G-CSF最佳干预剂量。 2.最大剂量(300μg/kg)G-CSF干预条件下，钠离子通道各项指标无明显改变，表明急性G-CSF干预对钠通道无影响，即心肌细胞动作电位上升支无改变。 3.即刻G-CSF干预优于延迟G-CSF干预；早期心脏整体电生理学指标改善能够延续到缺血心肌慢性恢复期；联合G-CSF＋AMD3100干预组有强于单独G-CSF干预组的趋势。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

前言

第一部分：单细胞通道电生理研究

材料与方法

结果

第二部分整体电生理研究

材料与方法

结果

心梗大鼠各组电生理参数比较

其它电生理参数(APA,Vmax,ERP/MAP90,室速诱发率)

缺血再灌注大鼠各组电生理参数比较

其它电生理参数(APA,Vmax,ERP/MAP90,室速诱发率)

讨论

结论与展望

研究局限性

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述 心肌梗死后干细胞移植电生理效应及其机制

致谢