碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植修复急性肾损伤

中国组织工程研究第20卷第28期2016–07–01出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchJuly1,2016Vol.20,No.28ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH4169·研究原著·崔利德，男，1976年生，山东省平度市人，汉族，2006年河北医科大学毕业，硕士，讲师，主要从事人体解剖学研究。通讯作者：李铁民，硕士，主管检验师，河北大学附属医院检验科，河北省保定市071000中图分类号:R394.2文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)28-04169-07稿件接受：2016-05-03碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植修复急性肾损伤崔利德1，李铁民2(1济宁医学院解剖教研室，山东省济宁市272029；2河北大学附属医院检验科，河北省保定市071000)引用本文：崔利德，李铁民.碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植修复急性肾损伤[J].中国组织工程研究，2016，20(28):4169-4175.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.28.010ORCID:0000-003-2070-4497(崔利德)文章快速阅读：文题释义：碱性成纤维细胞生长因子：在人体各个组织中广泛存在。目前，已公认碱性成纤维细胞生长因子是人体内重要的创伤愈合因子之一，可调节多种组织的创伤修复过程，促进细胞增殖和分化。结缔组织生长因子：是即刻早期基因CCN家族成员，在人类多种组织器官中广泛表达。在机体内几乎全部类型的成纤维细胞中诱导结缔组织生长因子表达的主要因子为转化生长因子β。转化生长因子β可通过多种信号途径诱导结缔组织生长因子表达，主要有4种途径，其中最重要的是Smad介导的转化生长因子β1途径。摘要背景：研究表明，碱性成纤维细胞生长因子对源于中胚层和神经外胚层的大部分细胞均有促进生长、增殖、分化及功能表达的作用。目的：探讨碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植对急性肾损伤大鼠肾功能的影响。方法：依据腺病毒载体将碱性成纤维细胞生长因子基因导入骨髓间充质干细胞，采用RT-PCR法鉴定转染细胞中碱性成纤维细胞生长因子的表达。采用动脉夹夹闭双侧肾蒂法制作急性肾损伤大鼠模型，建模后随机分成3组(n=20)：阴性转染组经尾静脉注射未经转染的骨髓间充质干细胞悬液，碱性成纤维细胞生长因子基因转染组经尾静脉注射转染成功的骨髓间充质干细胞悬液，模型组经尾静脉注射DMEM培养液。移植后4周，检测血清肌酐及尿素氮水平，Westernblot法检测肾组织中结缔组织生长因子、转化生长因子β1的表达，苏木精-伊红染色观察肾组织病理形态。结果与结论：①碱性成纤维细胞生长因子基因成功表达于骨髓间充质干细胞中；②与模型组比较，阴性转染组大鼠血清肌酐及尿素氮水平明显降低，碱性成纤维细胞生长因子基因转染组血清肌酐及尿素氮水平进一步降低，各组间比较差异有显著性意义(P0.05)；③与模型组比较，阴性转染组及碱性成纤维细胞生长因子基因转染组肾组织结缔组织生长因子及转化生长因子β1表达明显减弱(P0.05)，阴性转染组及碱性成纤维细胞生长因子基因转染组间差异无显著性意义(P0.05)；④阴性转染组肾组织坏死、炎性反应减轻，碱性成纤维细胞生长因子转染组肾小管轮廓恢复正常，未出现明显坏死细胞；⑤结果表明，碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞移植对急性肾损伤大鼠肾脏的修复作用更明显。关键词：干细胞；移植；碱性成纤维细胞生长因子；骨髓间充质干细胞；基因修饰；大鼠；急性肾损伤；肾功能碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植改善急性肾损伤大鼠肾功能骨髓间充质干细胞碱性成纤维细胞生长因子基因转染经尾静脉植入急性肾损伤模型SD大鼠(1)血清肌酐及尿素氮水平显著降低；(2)肾组织结缔组织生长因子及转化生长因子β1表达明显减弱；(3)肾小管轮廓恢复正常，未出现明显坏死细胞。结果表明，碱性成纤维细胞生长因子基因修饰的骨髓间充质干细胞移植治疗急性肾损伤大鼠效果显著崔利德，等.碱性成纤维细胞生长因子基因修饰骨髓间充质干细胞移植修复急性肾损伤P.O.Box10002,Shenyang110180:LiTie-min,Master,Laboratorianincharge,AffiliatedHospitalofHebeiUniversity,Baoding071000,HebeiProvince,China主题词：骨髓；间质干细胞移植；成纤维细胞生长因子2；肾疾病；组织工程Basicfibroblastgrowthfactor-transfectedbonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationforacutekidneyinjuryCuiLi-de1,LiTie-min2(1DepartmentofAnatomy,JiningMedicalUniversity,Jining272029,ShandongProvince,China;2DepartmentofLaboratory,AffiliatedHospitalofHebeiUniversity,Baoding071000,HebeiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Ithasbeenconfirmedthatbasicfibroblastgrowthfactor(bFGF)canpromotethegrowth,proliferation,differentiationandfunctionalexpressionofmostcellsderivedfromneurodermandmesoderm.OBJECTIVE:ToinvestigatetheeffectofbFGF-transfectedbonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationinratswithacutekidneyinjury.METHODS:bFGFgenesweretransfectedintobonemarrowmesenchymalstemcellsviaanadenovirusvector,andthenexpressionofbFGFintransfectedcellswasidentifiedusingRT-PCRtechnology.Ratmodelsofacutekidneyinjurywerepreparedbyclippingbilateralrenalpedicles,andthenrandomizedintothreegroups(n=20):ratsweregiveninjectionofbonemarrowmesenchymalstemcellsuspensionsviatailveinasnegativetransfectedgroup,thosegiveninjectionofbFGF-transfectedbonemarrowmesenchymalstemcellsuspensionsviatailveinasbFGF-transfectedgroup,andtheothersgiveninjectionofDMEMviatailveinasmodelgroup.Fourweekslater,levelsofserumcreatinineandureanitrogenweredetected,expressionsofconnectivetissuegrowthfactorandgrowthfactorinrenaltissuesweredetectedbyWesternblotassay,andmorphologyofrenaltissueswasobservedusinghematoxylin-eosinstaining.RESULTSANDCONCLUSION:bFGFgenesweresuccessfullytransfectedintobonemarrowmesenchymalstemcells.Comparedwiththemodelgroup,thelevelsofserumcreatinineandureanitrogenweresignificantlyreducedinbFGF-transfectedandnegativetransfectedgroups,especiallyinthebFGF-transfectedgroup(P0.05),whileexpressionsofconnectivetissuegrowthfactorandtransforminggrowthfactorinrenaltissuesinbFGF-transfectedandnegativetransfectedgroupsweresignificantlyweakenedinthesetwogroups(P0.05),buttherewerenosignificantdifferencesbetweenthebFGF-transfectedgroupandnegativetransfectedgroup(P0.05).Besides,renaltissuesnecrosisandinflammatoryreactionsweremitigatedinthenegativetransfectedgroup;renaltubuleswithnormaloutlinesandnoovertnecroticcellscouldbefoundinthebFGF-transfectedgroup.ThesefindingsshowthatbFGF-transfectedbonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationplaysabetterroleinacutekidneyinjuryrepairinrats.Subjectheadings:BoneMarrow;MesenchymalStemCellTransplantation;FibroblastGrowthFactor2;KidneyDiseases;TissueEngineeringCitethisarticle:CuiLD,LiTM.Basicfibroblastgrowthfactor-transfectedbonemarrowmesenchymalstemcelltransplantationforacutekidneyinjury.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(28):4169-4175.0引言Introduction急性肾损伤多为急性肾小管损伤，由于其会导致多种并发症，且高死亡率，已公认为临床上的重大疾病之一。所谓急性肾小管损伤，是由于体内病变产生的毒素侵蚀肾小管细胞，致其细胞凋亡、坏死[1-2]，因此肾小管细胞的修复和再生对急性肾损伤的治疗尤为重要。骨髓间充质干细胞具有低免疫原性、易于取材、体外可定向分化为功能性肾细胞等优势[3-4]，是治疗急性肾损伤的理想种子细胞之一。骨髓间充质干细胞分泌的多种因子，如血管内皮细胞生长因子等对体内组织、血管的再生有重大意义，这些因子可以调控受损部位的细胞环境，进而修复受损细胞。然而，骨髓间充质干细胞移植的低迁移率和低生存率等因素限制其功能的进一步发挥。为克服上述缺点，采用多种方法对骨髓间充质干细胞进行体外修饰或处理