・134・ 第28卷第2期 2010年4月 实 验 与 检 验 医 学 EXPERIMENTAL AND LAB0RAT0RY MEDICINE Vo1.28 No.2 Apr.2010 ・论著・ 骨髓干细胞移植对急性缺血性肾损伤大鼠肾小管细胞活性的 影响 王志剑1,谢平z,王共先z,谢安z,娄远蕾2,崔苏萍2,汪泱 (1、南昌大学第一附属医院疼痛科;2、南昌大学泌尿外科研究所,南昌330006) 摘要:目的观察和分析骨髓干细胞fBMscs)移植对大鼠急性缺血性肾损伤后肾小管上皮细胞坏死、变性及增殖的影响。方 法Percoll密度梯度离心法分离获取BMSCs。制作大鼠急性缺血性肾损伤模型。通过下腔静脉进行BM¥Cs移植。分别于缺血再 灌注后24h、48h、7d、14d获取肾脏标本,HE染色作肾组织学观察,免疫组织化学染色检测增殖细胞核抗原(PCNA)的表达。结 果缺血再灌注后24h、48h,BMSCs移植组肾小管上皮细胞未见坏死及明显变性,而对照组细胞坏死及变性明显;缺血再灌注 后7d、14d,BMSCs移植组和对照组肾小管上皮均无细胞坏死.但对照组可见部分细胞胞浆肿胀及间质内少许红细胞;BMSCs移 植组较对照组肾小管上皮PCNA阳性细胞数增多.组间差异具统计学意义 结论BMSCs移植可减少急性缺血性肾损伤的肾 小管上皮细胞变性、坏死。而促进肾小管上皮细胞的增殖。 关键词:骨髓干细胞:急性缺血性肾损伤:肾小管上皮细胞 中图分类号R457.7.R332 文献标识码A 文章编号1674—1129(2010)02—0134—03 doi:10.3969/i.issn.1674—1 129.2010.02.010 Effect of tramsplanted bone marrow stem cells on renal tubular epithelial cells after acut ll拜l ls I}mi i 珊 .m rats WANG Zhqian,XIE , WANG Gongxian,et a1.Department ofPain, 口Ei }Afifliated ttos— pital ofNanchang University,Nanchang. ̄3ooo6,China 【Abstract]0bjective To investigate the effect of transplanted bone marrow stem cells(BMSCs)ell r ̄nal tubular epithelial cells after acute renal ischemic iniury in SD rats,Metbods BMSCs were isolated from tho fe- mars and tibiae of male SD rats with Percoll density gradient centrifugation.All model rats were subjected to clamping bilaterla renal pedicles for 45 minutes,followed by injection of BMSCs or saline into the inferior vena cava,and were sacriifced to collect the kidneys at l,2,7,14 days after operation,respectively All kidney s鲫 - ples were examined by HE staining under light microscope. Immunohist0chemical staining was used to examine the express of proliferating cell nuclear antigen(PCNA).Results No necrosis and signiifcant tubular cell degen. eration were observed in kidneys of trasplantation group at l,2 days曲er operation.Cell swelling and occasional red blood cell in the interstitium were visible in control group as compared with trasplantation group at 7,14 days.The number of PCNA—positive cells in kidney samples of trasplantation group was more than that of control rgoup at 7,14 days.Conclusions Transplanted BMSCs can attenuate necrosis,degeneration of the renal tubulra epithelial cells and accelerate the cell proliferation after acute renal ischemic injury. [Key words]Bone marrow stem cells;Acute renal ischemic jnjury;Renal tubulra epithelial ceHs 肾小管上皮细胞的缺失及功能障碍在缺血性肾 伤后大鼠肾小管细胞坏死、变性及增殖的影响。为 损伤过程中起着关键性作用 .而有研究证实在缺 BMSCs移植修复急性缺血性肾损伤探寻实验依据。 血性肾损伤模型中骨髓问充质干细胞能分化为肾小 材料与方法 管细胞f31。本实验拟观察和分析骨髓干细胞(bone 1实验动物与分组取l2只健康雄性SD大鼠作 marrow stem cells,BMSCs)移植对急性缺血性肾损 为外源性BMSCs供体。48只健康雌性SD大鼠作为 国家自然科学基金:30960385 缺血性肾损伤模型动物和外源性BMSCs移植受体, 作者简介:王志剑,男,江西南昌人,1979年2月出生,主治医 随机分为缺血再灌注后24h、48h、7d、14d的移植组 师、讲师。 通讯作者:汪泱,女,江西高安人,研究员,博士生导师,主要 与对照组,每组6只大鼠。所有大鼠均购自南昌大 研究方向为干细胞与再生医学。 学医学院动物科学部 第28卷第2期 2010年4月 实 验 与 检 验 医 学 EXPERIMENTAL AND LAB0RATORY MEDICINE Vo1.28 No.2 Apr.2010 2主要试剂与仪器Percol1分离液f1.073g/L1, 内仅见少许红细胞。(图1A、B)缺血再灌注7d和14d 样本中.移植组与对照组肾小管上皮均无明显的细 Amersham Biosciences;DMEM培养基,Gibc0:小鼠 抗大鼠PCNA单克隆抗体,Zemid;台式离心机。S ma;光学显微镜,Olympus。 胞坏死.肾小管轮廓尚完整.但后者仍可见部分细胞 胞浆肿胀及问质内少许红细胞。(图1C、D) 3 BMSCs的获取将供体大鼠以颈椎脱臼法处 死,立即于无菌条件下获取股骨和胫骨.剪去两侧骨 端.用DMEM培养基反复冲洗股骨和胫骨骨腔得到 骨髓组织,离心后收集沉淀物用DMEM培养基重 悬、打匀,轻置于Perco11分离液(1.073g/L)上,以 骚潮 2500r/min离心20min,取中间相细胞层.调整细胞 密度为1×106/L 4急性缺血性肾损伤模型的制作取健康雌性 SD大鼠,经腹腔注射(100mg/kg)进行麻醉, 取腹部正中切口,逐层分离腹壁组织.显露并分别游 离双侧肾脏,用无损伤性血管夹夹闭双侧肾蒂 45min。之后松开无损伤性血管夹恢复肾血流灌注. 取ImIBMSCs悬液(移植组)或等量的生理盐水(对 照组),由下腔静脉注入 5肾组织取材分别在缺血再灌注24h、48h、7d、 14d后获取大鼠肾脏,用4%甲醛溶液固定24h,生 物组织自动脱水机中脱水、浸蜡,低熔点(56℃)石蜡 包埋肾组织块,制作厚度为51xm的石蜡切片。 6 HE染色及PCNA的检测对各组肾组织石蜡 切片进行苏木素一伊红(HE)染色,置于光学显微镜 下以不同倍数行病理学观察 应用小鼠抗大鼠PCNA单克隆抗体对缺血再灌 注7d、14d移植组和对照组肾组织石蜡切片进行免 疫组织化学染色.每张切片均于x40倍镜下随机选 择10个视野计数阳性细胞.取其平均值用于统计学 分析。 7统计学处理各组数据用均数±标准差(x一4--s)表 示 先进行方差齐性检验.再行两样本的Stu— dent s t检验或 检验 P<0.05时.认为组问差异具 有统计学意义 结果 1肾组织的病理变化 缺血再灌注24h和48h样本中.对照组肾小管 上皮细胞出现核溶解、碎裂,细胞脱落以及明显的脂 肪或空泡样变性,基底膜裸露或不完整,肾小管管腔 变窄甚至堵塞.间质内大量红细胞:移植组肾小管上 皮细胞未见细胞核固缩、碎裂和溶解等细胞坏死征 象.也无明显细胞变性征象,肾小管轮廓清晰,基底 膜保留较完整.肾小管管腔中未见管型及堵塞.问质 圈图1肾组织的病理变化 豳 2肾组织增殖细胞核抗原(PCNA)的表达变化 缺血再灌注7d和14d样本中.移植组与对照组 肾小管各段均可见呈阳性染色的上皮细胞.外髓区、 皮一髓质交界处和皮质区的阳性染色细胞分布无明 显差异,肾小球内少见阳性染色细胞(图2A、B)。各 组肾小管PCNA阳性细胞计数结果如图3所示.移 植组PCNA阳性细胞计数多于对照组.其组间差异 具统计学意义 图2 肾组织增殖细胞核抗原(PCNA)的表达 10 皂 9 8 7 6 .宝 5 —BMSCs 毒 4 口saline 吕 3 7d 图3缺血再灌注后7d.14d各组肾组织中PCNA阳性 细胞计数结果 讨论 肾缺血性损伤后的修复需要对所缺失的或受损 伤的肾小管上皮细胞以再生或替代,肾小管的修复 程度依赖于对损伤的和/或死亡的上皮细胞的替代 情况 .这就需要某些细胞进入细胞周期而生 ・I36・ 第28卷第2期 2010年4月 实 验 与 检 验 医 学 EXPERIMENTAL AND IAB0RAT0RY MEDICINE Vo1.28 No.2 Apr.2010 成新的上皮细胞.进而扩散或迁移到发生了细胞脱 落的基底膜处,以重建肾小管的结构并恢复其功能。 本实验发现缺血再灌注后24h、48h。BMSCs移 植组肾小管上皮细胞未见坏死及明显变性.而对照 组细胞坏死及变性明显 可见.BMSCs移植减少了 急性缺血性肾损伤早期肾小管上皮细胞的坏死和变 性。 PCNA是评价细胞增殖状态的一个较为成熟的 织细胞[61:在缺血性肾损伤模型中骨髓间充质干细 胞能分化为肾小管细胞【3】 我们已往的实验发现荧 光标记的BMSCs能够迁移、定居于缺血再灌注损伤 后的肾组织中并分化为肾小管上皮细胞[71。综合以 上.我们认为本实验中缺血性肾损伤后肾小管上皮 细胞坏死、变性的减少以及细胞增殖的加强可能归 功于部分移植的BMSCs向肾小管上皮的转化及其 自身的增殖.也可能在于BMSCs所产生的各种生长 指标。免疫组织化学染色显示,缺血再灌注后7d、 因子和营养因子的生物学作用 14d.各组肾小管均可见细胞核染成棕黑色的PCNA 参考文献 阳性细胞.HE染色提示各组肾小管上皮均无细胞 …1 Thadhani R,Pascual M,Bonventre JV.Acute renal failurem.N 坏死.仅对照组部分细胞胞浆肿胀及间质内出血征 Engl J Med,1996,334:1448—1460. [2]Lieberthal W,Nigam SK.Acute renal failure.1I.Experimental 象 说明无论是否进行了BMSCs移植.肾脏在缺血 models of acute renal failure:imperfect but indispensable们.Am J 性损伤后均出现了细胞增殖以进行修复。但是.移 Physiol Renol Physiol,2000,278:F1一F12. 植组的细胞增殖程度高于对照组.对照组仍有部分 【3]Kale S,Karihaloo A,Clark PR,et a1.Bone malTOW stem ceUs con- 细胞变性.提示BMSCs移植可以增进缺血性损伤后 tribute to repair of the ischemieally injured renal tubule[J].J Clin 肾小管细胞的增殖.更有助于缺血性损伤后肾小管 Invest,2003,l 12(1):42-49. 结构完整性的维持与修复 【4】Morigi M,Imberti B,Zoja C,et a1.Mesenchymal stem eeHs are renotropic.helping to repair the kidney and improve function in a- 本实验经下腔静脉移植的BMSCs为混合干细 cute renal failure[J].J Am Soc Nephrol,2004,15:1794-1804. 胞.包含了间充质干细胞和造血干细胞等类型。体 [5]Matsumoto K,Nakamura T.Hepatocyte growth factor:.ernoterpie role 外研究显示.骨髓间充质干细胞能够产生肝细胞生 and potential therapeutics for renal diseases[J].Kidney Int,2001,59: 长因子和成骨蛋白等物质.可以促进肾小管上皮细 2023—2038. 胞的有丝.抗细胞凋亡和增进细胞成形活性[51 [6]Lin F,Cordes K,Li L,et a1.Hematopoietic stem cens contirbute to the regeneration of renal tubules after renal ischemia-reperfusion in— 另有研究表明,在缺血再灌注肾损伤模型小鼠中。移 jury in mice[J].J Am Soc Nephrol,2003,14:1 188-1 199. 植的造血干细胞可以在肾组织中定居.分化为肾组 [7]王共先,汪泱,张中华,等.骨髓间充质干细胞移植对缺血再灌注 肾损伤的保护作用[JJ.中华泌尿外科杂志,2005,26(8):535—538. (上接第1 13 ̄)lung cancer,tobacco use,and tobacco control[J].Natl methylation in human gastirc cancer cellsL玎.Zhonghua Wei Chang Caneednst,2008,3100(23):1672—94. Wai Ke Za Zhi,2009,12(5):494-497. 【2】Jones PL,Veenstra GJ,Wade PA,et a1.Methylated DNA and [8]Platta CS,Greeublatt DY,Kunnimalaiyaan M,et a1.The HDAC in・ MeCP2 recruit histone deacetylase to repress transcription叨.Nat hibitor trichostatin A inhibits growth of small cell lung cancer cells Gel,998,19(2):187—191. fJ].J Surg Res,2007,142(2):219-26. 【3]Sulewska A,Nildinska W,Kozlowski M,et a1.DNA methylation in [9】Agrawal N,Dasaradhi PV,Mohmmed A,et a1.RNA interference: states of cell physiologyand pathologyfJ1.Folia Histochem Cytnbiol, biology,mechanism,and applieations ̄].Micrubiol Mol Biol Rev, 2007,45(3):149-158. 2003,67㈤:657-685. 【4】Oyer JA,Aberrant epigenetie silencing is tirggered by a transient re— [10]Yasuhiro T,Romulo MB,Sjoru H,et a1.Epigenetie Modulation of duction in geneExpression[J].PLoS One,2009,4(3):e4832. Tumor Suppressor CCAAT/Enhaneer Binding Protein Activity in 【5】Muntean AG,Hess JL,Epigenetic dysregulation in cancer[J].Am J Lung Cance ̄J].Journal of the National Cancer Institute,2006,98(6): Pathol,2009,175(4):1353-1361. 396-406. [61 Miremadi A,Oestergaard M Z,Pharoah P D,et a1.Cancer gentics of 【1 1】Balazs Halmos,Claudia S.Huettner,Olivier Kocher,et a1.Down- epigenetie genes【J].bHum Mol Genet,b2007,16(1):R28一R49. Regulation and Antiproliferative Role of C/EBPa in Lung Cancer叨. 【7】Meng CF,Zhu XJ,Dai DQ,et a1.Effects of 5-Aza-2 -deoxycyti— Cancer Res,2002,62(2):528—534. dine and trichostatin A on P16,hMLH1 and MGMT genes and DNA