前列腺素I2-内皮祖细胞保护氧化应激受损心肌细胞凋亡心肌电生理验证

中国组织工程研究第20卷第20期2016–05–13出版ChineseJournalofTissueEngineeringResearchMay13,2016Vol.20,No.20ISSN2095-4344CN21-1581/RCODEN:ZLKHAH2949·研究原著·张靖，男，1983年生，宁夏回族自治区固原市人，汉族，2009年西安交通大学毕业，硕士，主治医师，主要从事胸心外科临床与基础研究。通讯作者：张佳，博士，主治医师，西安交通大学第一附属医院胸外二科，陕西省西安市710061中图分类号:R318文献标识码:B文章编号:2095-4344(2016)20-02949-08稿件接受：2016-03-04内皮祖细胞保护氧化应激受损心肌细胞凋亡：心肌电生理验证张靖，阮璐，康莉，崔晓海，张佳(西安交通大学第一附属医院胸外二科，陕西省西安市710061)引用本文：张靖，阮璐，康莉，崔晓海，张佳.前列腺素I2-内皮祖细胞保护氧化应激受损心肌细胞凋亡：心肌电生理验证[J].中国组织工程研究，2016，20(20):2949-2956.DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.20.009ORCID:0000-0001-8807-4685(张靖)文章快速阅读：文题释义：内皮祖细胞：是血管内皮细胞的前体细胞，亦称为成血管细胞(angioblast)，在生理或病理因素刺激下，可从骨髓动员到外周血参与损伤血管的修复。1997年Asahara等首次证明循环外周血中存在能分化为血管内皮细胞的前体细胞，并将其命名为血管内皮祖细胞。内皮祖细胞在心脑血管疾病、外周血管疾病、肿瘤血管形成及创伤愈合等方面均发挥重要作用，并为缺血性疾病的研究治疗提供了新思路。氧化应激：是指体内氧化与抗氧化作用失衡，倾向于氧化，导致中性粒细胞炎性浸润，蛋白酶分泌增加，产生大量氧化中间产物。氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用，并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。摘要背景：研究发现前列腺素I2及其类似物可预防压力超负荷性心肌肥厚，以及降低心肌缺血再灌注损伤，然而，其半衰期较短限制了其临床应用。作者前期以来源于骨髓的内皮祖细胞为载体构建了前列腺素I2-内皮祖细胞可持续产生前列腺素I2。目的：观察前列腺素I2-内皮祖细胞对氧化应激引起的心肌细胞损伤的影响。方法：体外培养大鼠心肌细胞H9c2，实验分为4组：①H2O2干预H9c2细胞4h。其他3组H9c2在加入H2O2前1h进行条件培养基预处理；②分别加入前列腺素I2-内皮祖细胞条件培养基；③内皮祖细胞的条件培养基；④加入PBS作为空白组。观察条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞对内皮祖细胞管腔形成能力的影响；应用MTT和Hoechst33342测定条件培养基对H2O2诱导的心肌细胞存活率及凋亡的影响。取雄性SD大鼠分离心肌，应用全细胞膜片钳技术检测条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞对H2O2诱导的大鼠心肌细胞电生理活动的影响。结果与结论：①条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞组管腔形成能力明显强于条件培养基-内皮祖细胞组；②与条件培养基-内皮祖细胞组和空白对照组相比，条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞预处理可显著降低H2O2诱导的心肌细胞凋亡和保存细胞存活(P0.01)；③条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞预处理可预防H2O2诱导的早期后除极的发生，并且可缩短H2O2诱导的动作电位时程的延长(P0.01)；④结果提示前列腺素I2-内皮祖细胞通过分泌前列腺素I2保护氧化应激诱导损伤心肌细胞，可以心肌电生理活动作为保护效应的评价指标。关键词：组织构建；内皮细胞；祖细胞；内皮祖细胞；前列腺素I2；凋亡；心脏保护；氧化应激前列腺素I2-内皮祖细胞：对氧化应激引起损伤心肌细胞会有何影响？体外培养大鼠心肌细胞H9c2，实验分为4组：各组处理：①H2O2干预H9c2细胞4h。其他3组H9c2在加入H2O2前1h进行条件培养基预处理：②分别加入前列腺素I2-内皮祖细胞条件培养基；③内皮祖细胞的条件培养基；④加入PBS作为空白组取SD大鼠分离心肌测定条件培养基对H2O2诱导的心肌细胞存活率及凋亡的影响检测条件培养基-前列腺素I2-内皮祖细胞对H2O2诱导的大鼠心肌细胞电生理活动的影响张靖，等.前列腺素I2-内皮祖细胞保护氧化应激受损心肌细胞凋亡：心肌电生理验证P.O.Box10002,Shenyang110180’anJiaotongUniversity,Xi’an710061,ShaanxiProvince,ChinaCorrespondingauthor:ZhangJia,M.D.,Attendingphysician,SecondDepartmentofThoracicSurgery,FirstAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an710061,ShaanxiProvince,China主题词：前列腺素I2；心肌；内皮祖细胞；组织工程基金资助：陕西省科学技术研究发展计划项目(2014KW23-02)；中央高校基本科研业务费专项资金资助缩略语：前列腺素I2-内皮祖细胞：prostaglandinI2，endothelialprogenitorcells，PGI2-EPCsCardiacprotectionofprostacyclinsecretedfromendothelialprogenitorcellsagainstoxidativestress-inducedapoptosis:verifiedbycardiacelectrophysiologicaltestsZhangJing,RuanLu,KangLi,CuiXiao-hai,ZhangJia(SecondDepartmentofThoracicSurgery,FirstAffiliatedHospitalofXi’anJiaotongUniversity,Xi’an710061,ShaanxiProvince,China)AbstractBACKGROUND:Prostacyclin(PGI2)anditsanalogshavebeenreportedtopreventpressureoverload-inducedcardiachypertrophy,andtoreducecardiacischemia/reperfusioninjury.However,clinicalapplicationofPGI2ischallengingduetoitsshorthalf-life(2minutes).Thus,wehavegeneratedPGI2expressingratendothelialprogenitorcellstrains(PGI2-EPCs)thatconstitutivelysecreteprostacyclin.OBJECTIVE:ToinvestigatetheprotectiveeffectofPGI2-EPCsagainstoxidativestress-inducedcardiomyocyteinjury.METHODS:CulturedH9c2cellsinvitrowereassignedintofourgroups:H9c2cellstreatedbyH2O2for4hours.H9c2cellswerepretreatedbyconditionedmedium(collectedformEPCsandPGI2-EPCsorcollectedformEPCsandPGI2-EPCsmixedwithnativeEPCs)beforetheadditionofH2O2.PBSinsteadofconditionedmediumsservedasnegativecontrol.TheparacrineeffectofPGI2-EPCsoninvitroangiogenesisofnativeEPCswasevaluated.MTTandHoechst33342assayswereusedtoexaminetheprotectiveeffectofconditionedmediumonH2O2-inducedratembryoniccardiomyocyteapoptosisandcellviability.Finally,theeffectofconditionedmediumontheelectricactivitiesofadultcardiomyocyteswasmeasuredbywhole-cellpatchclamptechniques.RESULTSANDCONCLUSION:WhennativeEPCsmixedwithconditionedmediumofPGI2-EPCs,thetotallengthoftubeswassignificantlylongercomparedwiththosemixedwithCMofEPC.RatembryoniccardiomyocytespretreatedwithconditionedmediumofPGI2-EPCssignificantlyreducedH2O2-inducedapoptosisandpreservedcellviabilitycomparedwithpretreatmentwithEPC-conditionedmediumandwithoutpretreatment(P0.01).PretreatmentofratadultcardiomyocyteswithconditionedmediumofPGI2-EPCsabolishedH2O2-inducedearlyafterdepolarizationandshortenedH2O2-inducedactionpotentialdurationprolongation(P0.01)towardsbaseline.OurfindingsindicatethatPGI2-EPCsprotectagainstoxidativestress-inducedcardiomyocyteinjurythroughparacrineaction.ThisStudyprovidesthegroundworkforaninnovativecelltherapyapproachtotreatischemicheartdisease.Subjectheadings:ProstaglandinsI;Myocardium;TissueEngineeringFunding:theScientificandTechnologicalPlanningProjectofShaanxiProvince,No.2014KW23-02;theFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversitiesCitethisarticle:ZhangJ,RuanL,KangL,CuiXH,ZhangJ.Cardiacprotectionofprostacyclinsecretedfromendothelialprogenitorcellsagainstoxidativestress-inducedapoptosis:verifiedbycardiacelectrophysiologicaltests.ZhongguoZuzhiGongchengYanjiu.2016;20(20