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2024-07-29 作者:

第35卷2014年第1期 1月 中山大学学报(医学科学版) JOURNAL OF SUN YAT—SEN UNIVERSITY(MEDICAL SCIENCES) Vol-35 No.1 Jan.2014 移植沉默TSG一6基因的骨髓问充质干细胞对大鼠肝脏 缺血再灌注损伤的影响 刘双权 ,成名翔 ,龚建平 ,涂兵¨ (重庆医科大学1.附属第二医院肝胆外科,重庆400010;2附属第一医院肝胆外科,重庆400016) 摘要:【目的】在大鼠肝脏缺血再灌注模型中,观察移植沉默TSG一6基因的骨髓间充质干细胞(BMSC)对大鼠肝脏缺 血再灌注损伤(HIRI)的影响。【方法】全骨髓培养法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞,流式细胞学鉴定,慢病毒载体(LV3一 sh11SG一6)感染下调TSG一6基因的表达;60只sD雌性大鼠70%肝脏缺血再灌注损伤模型的建立,随机分4组,PBS组、BMSC 组,shRNA—NC—BMSC组、TSG一6一shRNA—BMSC组;各组大鼠分别于恢复灌注后3、6、24 h取血检测血清中ALT、AST、TNF— ot、IL一6含量,恢复灌注后6 h取中叶肝脏组织,Western Blot检测TSG一6蛋白表达,切片HE染色后光镜观察肝组织显微结 构。【结果】体外分离培养的BMSC状态稳定,增殖能力强,表达CD29及CD44,不表达CD34及CD45,慢病毒感染下调 BMSC的TSG一6基因表达效率达73.99%:大鼠肝脏70%缺血再灌注损伤模型稳定,各时间点TSG一6一shRNA—BMSC组的 ALT、AST、TNF一 、IL一6含量均高于BMSC组和shRNA—NC—BMSC组(P<0.05);BMSC组和shRNA—NC—BMSC组的ALT、 AST、TNF—ot、IL一6含量均低于PBS组(P<0.05):TSG一6一shRNA—BMSC组的肝脏TSG一6蛋白表达低于BMSC组和shRNA— NC—BMSC组(P<0.05),PBS组未见TSG一6蛋白表达;TSG一6一shRNA—BMSC组的肝组织损伤较BMSC组和shRNA—NC— BMSC组重,与PBS组无明显区别,BMSC组和shRNA—NC—BMSC组的肝组织损伤较PBS组明显减轻。【结论】移植BMSC 能改善肝缺血再灌注损伤,移植沉默TSG一6基因的骨髓间充质干细胞削弱了其对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的保护作用。 关键词:骨髓间充质干细胞;肿瘤坏死因子刺激蛋白6;肝脏缺血再灌注损伤 中图分类号:R657.3 文献标志码:A 文章编号:1672—3554(2014)01—0047—07 Effects of Silencing TSG-6 Gene Modiied Mesenchymalf Stem Cells Transplantation on Hepatic Ischemia Reperfusion Injury in Rats LIU Shuang—quan ,CHENG Ming—xiang ,GONG Jian—ping ,TU Bing (1.Department of Hepatobiliary Surgery,The Second Affiliated Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 400010, China;2.Department of Hepatobiliary Surgery,The First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400016,China) Abstract: 【Objective】To evaluate the effect of TSG一6 silenced bone ma ̄ow mesenchymal stem cells(BMSC)on hepatic ischemia reperfusion injury(HIRI)of rats.【Methods】BMSC were isolated from adherent culture of the whole bone ma ̄ow of rats and identiifed with flow cytometry.We down・regulated TSG一6 expression of BMSC with lentiviral vectors carrying short hairpin RNA(LV3一 shTSG.6).60 HIRI models of female SD rats were divided randomly into four groups:PBS group,BMSC group,shRNA—NC—BMSC group and TSG—shRNA.BMSC group.Serum levels of ALT,AST,TNF— and IL-6 were tested 3 hours,6 hours and 24 hours曲el" restoration of liver perfusion.6 hours after perfusion restoration.1iver tissue were obtained and stained with HE.then microstructure of liver tissue was observed under light microscope;protein level of tissue TSG一6 was tested by Western blot analysis. 【Results】The status of BMSC we isolated and cuhured in vitro were steady and showed active proliferation which expressed CD29 and CD44 but CD34 or CD45.The rate of down—regulation of TSG一6 in BMSC which were transfected with LV3一shTSG一6 was 73.99%.HIRI for 70% liver tissue rat model was modeled successfully.Serum levels of ALT,AST,TNF・d and IL一6 in TSG・6一shRNA-BMSC group at every time point were signiifcantly higher than those in BMSC group and shRNA-NC—BMSC group(P<0.05),however,these cytokines 收稿日期:2013—09—02 基金项目:重庆市科委项目(cstc2012jjAO102) 作者简介:刘双权,硕士研究生,医师,E-mail:shuangquan@yeah.net; 通信作者:涂兵,博士后,主任医师,E-mail:bing__tu@163.tom 48 中山大学学报(医学科学版) 第35卷 levels in BMSC gmuP and shRNA—NC—BMSC group were signiifcantly lower than those in PBS group(P<0.05).TSG一6 protein level in liver tissue in TSG一6一shRNA—BMSC group was lower than BMSC group and shRNA—NC—BMSC group(P<O.05)and no TSG一6 Drotein was tested in PBS group. More serious liver injury was found in TSG一6一shRNA—BMSC group and PBS group when compared with that in BMSC group and shRNA—Nc—BMSC.【Conclusion】Transplantation of BMSC could mitigate HIRI.However,when TSG一6 was silenced by shRNA,this effect of mitigation was largely impaired. Key words:bone marrow derived mesenchymal stem cells;TNF— —stimulated protein 6;hepatic ischemia reperfusion injury 『J SUN Yat.sen Univ(Med Sci),2014,35(1):47-53] 肝脏缺血再灌注损伤(hepatic ischemia reperfusion injury,HIRI)是存在于肝胆外科临床 抗体购于美国Proteintech公司,慢病毒载体LV3一 shTSG一6购于中国上海吉玛公司。 工作中的一个不可避免事件,尤其肝移植是目前 被公认的作为各种终末期肝病的一种最有效的治 疗方案,缺血再灌注更是不可避免,其引发的肝脏 缺血再灌注损伤是造成移植肝脏肝功能不良或者 无功能,进而导致移植失败的一个重要原因。另 外,由于边缘性供肝对缺血再灌注损伤更加敏感, 造成可用于移植的供肝数量急剧减少[1-2].因此探 索新的方法减轻HIRI对改善肝移植患者预后及 扩大供肝来源具有重要临床意义。骨髓问充质干 细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSC) 是成体多能干细胞,不仅具有自我更新、多向分化 的潜力,还能分泌多种生长因子。对损伤组织的修 复和再生具有重要作用。随着对其旁分泌机制的 深入研究,发现BMSC还能调节免疫应答[引,抑制 炎症反应[ 。研究发现BMSC主要通过分泌肿瘤 坏死因子刺激蛋白6 Tumor necrosis factor— stimulated gene 6 protein,TSG一6)发挥抗炎效应[ 剖。 进一步研究发现门静脉移植BMSC具有改善大鼠 肝脏缺血再灌注损伤的作用7_,其作用机制是否 通过分泌TSG一6发挥效应,目前尚不清楚。本文 旨在通过门静脉移植体外沉默TSG一6基因的 BMSC,探索BMSC分泌的TSG一6是否具有改善 HIRI的作用。 1材料与方法 1.1 实验动物和主要试剂 实验动物:健康雌性sD大鼠,体质量80— 100 g,10只;体质量200~250 g,60只;均购买于 重庆医科大学实验动物中心.实验过程中对动物 处置符合动物伦理学标准。主要试剂:DMEM/F12 培养基、胎牛血清、O.25%胰酶均购于南美Hyclone 公司,CD29、CD44、CD34抗体购于美国Ebioscience 公司,CD45抗体美国加州Biolegend公司.TSG一6 1.2大鼠骨髓问充质干细胞的分离培养及鉴定 取80~100 g SD大鼠,脱颈处死,浸泡于75% 消毒酒精中15 min,无菌条件下取出股骨、胫骨于 37 cIC预热的PBS中,剔除其表面的肌肉及筋膜, 减去两端的骨骺.用DMEM(低糖)培养基冲洗骨 髓至细胞培养皿中,直至变苍白,轻轻吹打骨髓冲 洗液、混匀,收集冲洗液,800 r/min,r=14 cm,离 心5 min,离心后用含100 mL/L胎牛血清、1%青 霉素/链霉素的DMEM(低糖)培养基重悬细胞沉 淀。接种于细胞培养皿中,置于37℃、含体积分数 为5%CO 的细胞培养箱中培养,72 h后首次换 液。以后2 3 d换液一次.9 d左右细胞融合80% ~90%后首次传代,用0.25%胰酶消化1~2 min 后,用含血清的培养基终止,吹打1 min,800 r/ min,r=14 cm离心5 min,用含100 mL/L胎牛血 清、1%青霉素/链霉素的DMEM(低糖)培养基重 悬细胞,制成单细胞悬液,按1:2进行传代。 收集P4代细胞,制成单细胞悬液,PBS洗涤2 次,调整细胞浓度106个/mL,取其100 IxL样品, 分别加入CD29、CD44、CD45、CD34抗体,流式细 胞仪检测CD29、CD44、CD45、CD34抗原的表达, 本实验所有细胞均取第4~8代细胞。 1.3慢病毒转染大鼠骨髓问充质干细胞 选取生长状态良好的P4代细胞进行慢病毒 感染,感染前ld,将细胞接种于24孔板,密度5 X 104个/孑L,将P4代细胞随机分为空白对照组、阴 性对照组和RNA干扰组。RNA干扰组,参照上海 吉玛公司载体说明书用携带针对TSG一6基因的短 发夹RNA慢病毒载体LV3一TSG一6感染骨髓间充 质干细胞下调TSG一6基因的表达:阴性对照组,用 携带无义基因序列的慢病毒载体LV3一NC感染骨 髓间充质干细胞;空白对照组,不加任何干预措 施。培养24 h后,在细胞长满底部约为50%进行 感染,荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白表达情 第1期 刘双权,等.移植沉默TSG一6基因的骨髓间充质干细胞对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的影响 49 况。感染7 d后用含有嘌呤霉素(400 mL/L)的培 养基进行阳性细胞筛选。筛选后采用荧光定量 PCR检测BMSC的TSG一6沉默情况。 1.4 RT—PCR检测大鼠BMSC的TSG一6的沉 默效率 P4代BMSC感染后7 d经筛选后收集RNA 样品,逆转录成cDNA,采用Premier生物公司设计 的引物:TSG一6上游ccacggctttgtaggaagatac,下游 gacgcatcactcagaaacttca:GADPH上游acagcaacagg gtggtggac,下游tttgagggtgcagcgaactt;荧光定量PCR 检测大鼠BMSC的TSG一6基因的沉默效率,各组 均重复3次。结果采用2-a ̄cr法计算原始CT值数 据。空白对照组数据归一化处理,以其他组数据与 空白对照组的比值为纵坐标作柱状图。 1.5建立大鼠肝脏缺血再灌注损伤动物模型及 实验分组 手术准备:220~250 g SD雌性大鼠60只,禁 食12 h,自由饮水。 手术方法:将大鼠用3.5%水合氯醛(1 mL/0.1 kg)腹腔注射麻醉后,仰卧位固定于手术板上。手 术区域常规备皮、消毒后,取上腹部正中切口,沿 腹白线进腹,上至剑突,下至肝脏下缘,游离肝脏 相关韧带,充分暴露肝脏及各叶相应的供血血管。 用无损伤血管夹夹闭中肝叶及左肝叶相应的供血 血管,造成70%肝缺血,夹闭的肝叶颜色出现明显 变化,呈缺血状,用无菌浸湿生理盐水的纱布遮盖 切口。夹闭1 h后移除血管夹恢复供血。随机分为 4组,恢复灌注时从门静脉注射0.5 mL PBS即 PBS组,注射含2×10 BMSC的O.5 mL PBS即 BMSC组。注射含2×10 转染阴性对照的BMSC 的0.5 mL PBS即shRNA—NC—BMSC组,注射含2 X 106转染TSG一6shRNA的BMSC的0.5 mL PBS 即TSG一6一shRNA—BMSC组,注射时间超过1 min。 注射完后棉签压迫5 arin止血,逐层缝合关腹,分 别于灌注后3、6、24 h处死动物,腹主动脉取血、 取中叶肝脏组织检测相应指标。 1.6血清IRI程度、TNF一 、IL一6含量检测 使用全自动生化分析仪检测ALT、AST含量; 根据ELISA试剂盒说明,测定各组细胞上清液中 TNF一 、IL一6的含量。 1.7总蛋白提取和Western Blot分析 再灌注6h后,中叶肝脏组织总蛋白的提取和 Western Blot按照试剂盒操作说明,采用美国Bio— Rad公司Quantity one 4.0图像分析软件行扫描分析。 1.8 HE染色观察肝脏组织病理变化 取大鼠肝中叶组织作为肝脏标本.大小约1.0 cmX 0.5 emX 0.5 cm,40 g/L多聚甲醛固定24 h后 送重庆医科大学组织病理教研室制作HE切片. 光镜下观察肝细胞损伤程度。 1.9统计学分析 所得数据以 ±s表示,应用SPSS 18.0统计 软件分析系统,满足方差齐性时,组间比较用单因 素方差分析和独立样本的t检验:不满足方差齐 性时,组间比较用秩和检验,P<0.05为差异有统 计学意义。 2 结 果 2.1 大鼠BMSC的分离培养及生物学鉴定 刚接种的细胞呈球形悬浮于培养液中,72 h 首次换液后.可见大量细胞贴壁,部分呈梭形或多 角形;5~6 d可见绝大部分细胞呈短梭形,形态较 均一,部分旋涡状生长,其混有部分杂质细胞;8~ 9 d细胞可达80%~90%融合。首次传代。 P4代细胞经流式细胞仪鉴定,具有BMSC特 征的表面抗原CD29和CD44的阳性率分别为 99.97%、99.95%,而CD45和CD34的阳性率分别 为2.49%、3.87%(图1)。 2.2慢病毒成功转染大鼠BMSC 大鼠BMSC感染慢病毒48 h后可见较弱的荧 光表达,此后荧光逐渐加强,5—7 d趋于稳定,感 染第7天,加嘌呤霉素筛选,采用荧光定量PCR 检测TSG一6的mRNA表达。检测发现TSG一6的沉 默效率为:73.99%,与空白对照组和阴性对照组的 差异有统计学意义(P<0.05),空白对照组与阴性 对照组无统计学差异(P>0.05,图2、3)。 2.3大鼠肝功能检测结果 2.3.1 血清ALT、AST ALT、AST于术后6 h达峰 值,随后逐渐下降,待24 h仍处于一个较高数值, 实验中明显可见BMSC组和shRNA—NC—BMSC组 在各相应时间点的数值明显低于PBS组,TSG一6一 shRNA—BMSC组的数值明显高于BMSC组和 shRNA—NC—BMSC组,差异均具有统计学意义(P <0.05;表l、2)。 2.3.2 血清TNF一0【和IL一6 TNF一 、IL一6于术后 6 h达峰值。随后逐渐下降,待24 h仍处于一个较 1J 1J第1期 刘双权,等.移植沉默TSG一6基因的骨髓间充质干细胞对大鼠肝脏缺血再灌注损伤的影响 53 shRNA—BMSC组的ALT、AST、TNF— 、IL一6的含 量高于BMSC组和shRNA—NC—BMSC组.TSG一6一 shRNA—BMSC组与PBS组无明显区别:TSG一6一 shRNA—BMSC组的TSG一6蛋白表达明显低于 BMSC组和shRNA—NC—BMSC组。在PBS组未见 TSG一6蛋白表达;光镜下观察肝脏组织显微结构 发现,BMSC组和shRNA—NC—BMSC组的肝脏损 伤情况较PBS组明显减轻.TSG一6一shRNA—BMSC 组与BMSC组和shRNA—NC—BMSC组相比.肝脏 损伤情况明显加重。与PBS组无明显区别。可见经 门静脉移植BMSC具有保护肝脏缺血再灌注损伤 作用,当下调BMSC的TSG一6基因表达后发现,其 保护肝脏缺血再灌注损伤的作用减弱。本研究主 要以BMSC为处理因素。实验研究对象最长为24 小时,再加上肝脏主要由肝细胞组成,在本研究中 估计TSG一6的分泌表达与脂肪细胞的分化与成熟 关系不大。由此我们认为BMSC分泌表达的TSG一 6在一定程度上具有保护缺血再灌注损伤的作用, 或者说BMSC发挥保护肝脏缺血再灌注损伤的作 用和其分泌表达的TSG一6相关。当然BMSC是否 还通过其他机制与保护肝脏缺血再灌注损伤有关 以及其通过分泌表达TSG一6起作用的具体机制, 还需后续进一步的相关研究。 参考文献 Zaouali MA.Proteasome inhibitors protect the steatotic and non-steatotic liver graft against cold ischemia reperfusion injury[J].Exp Mol Pathol,2013,94(2): 352—359. 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