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血管内皮生长因子表达的间充质干细胞在急性肺损伤治疗中的积极作用

期刊:Mediators of InflammationDOI:10.1155/2016/2347938

本研究的主要作者为Yi Yang、Shuling Hu、Xiuping Xu、Jinze Li、Airan Liu、Jibin Han、Songqiao Liu、Ling Liu和Haibo Qiu,分别来自东南大学医学院中大医院重症医学科和东南大学医学院。该研究于2016年发表在《Mediators of Inflammation》期刊上。

学术背景

急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS)是重症监护病房(ICU)中导致患者死亡的主要原因之一。尽管在ARDS的机制和治疗方面取得了一些进展,如肺保护性通气、液体保守策略、俯卧位通气等,但其发病率和总体死亡率仍未显著改善。目前,药物治疗未能显著改善临床结果,因此迫切需要开发新的治疗策略。

间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSC)具有多向分化潜能和强大的旁分泌能力,能够分泌多种可溶性因子,如免疫调节因子、血管生成因子、抗凋亡因子等。血管内皮生长因子(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)是MSC释放的重要血管生成因子,但其在MSC治疗ARDS中的具体作用尚不明确。本研究旨在探讨VEGF表达特性在MSC治疗急性肺损伤(Acute Lung Injury, ALI)中的积极作用。

研究流程

  1. VEGF基因敲低的MSC构建:研究首先通过慢病毒转导技术敲低了MSC中的VEGF基因(MSC-shVEGF),并通过荧光显微镜、定量实时PCR(qRT-PCR)、Western blotting和ELISA等方法验证了VEGF基因敲低的效率。结果表明,MSC-shVEGF中的VEGF mRNA和蛋白表达显著降低。

  2. MSC迁移能力评估:通过划痕实验和Transwell迁移实验评估了MSC-shVEGF的迁移能力。结果显示,VEGF基因敲低并未显著影响MSC的水平和垂直迁移能力,表明MSC-shVEGF与正常MSC具有相似的迁移能力。

  3. LPS诱导的ALI大鼠模型:研究使用脂多糖(LPS)诱导大鼠ALI模型,并通过尾静脉注射MSC、MSC-GFP和MSC-shVEGF进行治疗。分别在1小时、6小时和24小时后收集肺组织进行分析。

  4. 肺血管通透性评估:通过测量肺湿重与体重比(LWW/BW)和Evans蓝染料渗出实验评估肺血管通透性。结果显示,MSC治疗显著降低了LWW/BW和Evans蓝染料渗出,而VEGF基因敲低显著减弱了MSC的这一保护作用。

  5. VE-钙粘蛋白表达检测:通过免疫荧光检测肺组织中VE-钙粘蛋白的表达。结果显示,MSC治疗显著增加了VE-钙粘蛋白的表达,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。

  6. 肺内皮细胞凋亡评估:通过TUNEL实验评估肺内皮细胞凋亡。结果显示,MSC治疗显著降低了肺内皮细胞凋亡指数,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。

  7. 肺组织病理学评估:通过HE染色评估肺组织病理学变化。结果显示,MSC治疗显著减轻了肺损伤,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。

  8. VEGF水平检测:通过ELISA检测肺组织中VEGF的水平。结果显示,MSC治疗显著增加了肺组织中VEGF的水平,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。

主要结果

  1. VEGF基因敲低的MSC构建:成功构建了VEGF基因敲低的MSC,并通过多种方法验证了其有效性。
  2. MSC迁移能力:VEGF基因敲低并未显著影响MSC的迁移能力。
  3. 肺血管通透性:MSC治疗显著改善了肺血管通透性,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。
  4. VE-钙粘蛋白表达:MSC治疗显著增加了VE-钙粘蛋白的表达,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。
  5. 肺内皮细胞凋亡:MSC治疗显著降低了肺内皮细胞凋亡,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。
  6. 肺组织病理学:MSC治疗显著减轻了肺损伤,而VEGF基因敲低减弱了这一保护作用。
  7. VEGF水平:MSC治疗显著增加了肺组织中VEGF的水平,而VEGF基因敲低减弱了这一效果。

结论

本研究揭示了MSC通过维持肺组织中“足够”的VEGF水平,恢复了肺血管通透性,减少了VE-钙粘蛋白的丢失和肺内皮细胞凋亡,控制了炎症反应,并减轻了LPS诱导的ALI。VEGF表达特性在MSC的治疗效果中发挥了积极作用,为MSC治疗ARDS提供了新的机制。

研究亮点

  1. 重要发现:MSC通过VEGF表达特性在ALI治疗中发挥了积极作用。
  2. 方法新颖性:通过慢病毒转导技术成功构建了VEGF基因敲低的MSC,并通过多种实验方法验证了其有效性。
  3. 研究对象的特殊性:本研究首次探讨了VEGF表达特性在MSC治疗ALI中的具体作用。

其他有价值的内容

本研究还探讨了MSC对炎症因子的调节作用,发现MSC治疗显著降低了肺组织中IL-1β的水平,并增加了IL-10的水平,进一步支持了MSC在ALI治疗中的抗炎作用。

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