基于MRI的骨髓干细胞移植治疗缺血性心脏病疗效的基础与临床系列研究

摘要

第一部分:磁共振对经冠状动脉干细胞移植后体内再分布的动物实验研究
　　 目的:探讨MR在猪心梗模型经冠脉注射骨髓间充质干细胞后全身各主要脏器(心、肝、脾、肾)干细胞的早期再分布中的应用价值。
　　 材料与方法:用带球囊血管造影导管经股动脉选择性插管至雌性猪左冠状动脉前降支,在左前降支第二对角支开口近端将球囊扩张90分钟造成急性心梗模型。模型建立后7天,存活的12头中华小型猪随机分为2组。第1组(n=6)为对照组,第2组为SPIO标记的干细胞移植组(n=6),全麻下经左前降支冠脉注入(1×108)SPIO标记的干细胞,对照组注入相同剂量的生理盐水。3天后,行磁共振T2*WI示踪检查。并取动物心,肝,脾,肺,肾的标本,用实时定量PCR检测雄性细胞特异性的SRY基因,切片进行普鲁士蓝染色,观察细胞在体内的分布和形态。
　　 结果:干细胞移植组移植前后心脏、肝脏、脾脏及肾脏的T2,变化值分别为-9.03±1.06、-4.58±0.38、-13.2±0.93和-4.33±1.08,而对照组T2*变化值分别-0.22±1.11(P＜0.001)、1.63±1.62(P=0.004)、0.65±1.51(P＜0.001)和-1.40±1.56(P=0.154)。SRY gene RT—PCR结果干细胞组呈阳性,而对照组为阴性。病理学检查可以见移植细胞呈普鲁士蓝染色阳性,与MRI有很好的一致性。
　　 结论:干细胞SPIO标记后,磁共振可以作为方便而有效的手段在移植早期活体示踪干细胞,评价其在体内的分布情况。经冠脉途径注射骨髓间充质干细胞后,许多细胞流向心脏以外的器官,脾脏是主要的再分布器官。
　　 第二部分:磁共振评价骨髓间质干细胞治疗猪急性心肌梗死的试验研究
　　 目的:应用磁共振评价经冠脉途径移植猪自体骨髓间充质干细胞(bonemarrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)治疗急性心肌梗死的的治疗效果
　　 材料与方法:8月龄中华小型猪14头(27±3Kg),随机分为移植组与对照组。胶圈套扎左前降支第一对角支分叉以远90min后松开,建成急性心梗模型。心梗后一周进行细胞移植,将干细胞悬液(移植组:3.0×106/ml×10ml)或无血清DMEM(对照组:10ml)经微导管注入前降支。AMI术后1周(基线)和MSCs移植后6周(终点)两次行MR扫描,评价移植前后心脏形态、功能、心肌灌注及延迟增强。第二次MR扫描后立即处死动物,分别行组织病理学检测。
　　 结果:和对照组比较,移植组在移植6周后左室整体功能较前明显改善,移植组左室平均EF值从42.8％升至49.1％(P＜0.001),左室节段运动异常数(P＜0.0001)、瘢痕组织体积(P＜0.0001)及瘢痕组织占左室心肌百分率(P＜0.05)移植组均比对照组有下降或减小,两组舒张末容积及收缩末容积无统计学差异。病理证实移植组梗死区和梗死周边的病变情况显著轻于对照组、有大量存活心肌、纤维化程度显著减轻；并且可见核大、边集、胞浆丰富的幼稚细胞；在梗死区和梗死周边区组织的冰冻切片上可见DAPI阳性的移植细胞存活。免疫荧光检测进一步表明大部分DAPI阳性细胞表达心肌特异性结构蛋白troponin T,并且表达连接蛋白connexin43。部分DAPI阳性细胞表达smooth muscle actin和Von Willebrand因子,移植组梗死周边区毛细血管密度显著高于对照组(P＜0.001)。
　　 结论:MRI可作为猪BM-MSCs在体移植前后评价其治疗效果的可靠影像学方法,并经病理与免疫组化证实BM-MSCs在体移植后可以分化为心肌细胞和血管结构,代替梗死缺失的心肌,从而改善局部供血、减小梗死体积,显著改善心肌梗死和梗死周边区的心脏功能。
　　 第三部分磁共振成像评价慢性心肌梗死经冠状动脉旁路移植自体骨髓单个核细胞移植术的治疗效果:临床随机,双盲,对照试验
　　 目的:运用“一站式”无创影像学检查手段-MRI,评价慢性心肌梗死患者(MI)经冠状动脉搭桥术移植自体骨髓干细胞的可行性与疗效。
　　 材料与方法:50例慢性心肌梗死患者(男47,女=3,年龄57.48±7.98y),随机分为2组(A组:冠状动脉搭桥术+自体骨髓干细胞,B组:冠状动脉搭桥术)。术前及12月后以MRI评估左心整体及受累节段功能、瘢痕心肌。
　　 结果:两组患者均无严重手术及干细胞相关并发症,无严重室性心律失常及肿瘤发生。两组心功能均有显著改善,射血分数,A组增加13.5％,B组为8.04％(P值0.04),A组LNEDV/m2和INESV/m2分别下降了24.21±5.86ml/m2和29.22±5.05m1/m2,分别,相应B组分别下降[3.13±7.23毫升(P=0.028)和7.71±5.93(P=0.008)]。心输出量(CO),心脏指数(CI)和心脏重量(厘米)变化量有两组之间无显着差异。与B组相比,干细胞移植组在心肌梗死面积减少方面无显著差异(9.4％VS6.0％,P=0.100)。
　　 结论:MRI能够可“一站式”评价干细胞移植后心脏形态、功能、心肌活性等信息,自体骨髓干细胞移植可进一步提高冠脉搭桥手术效果,改善左心功能。