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巴曲酶对体外培养下内皮祖细胞数量及功能的影响

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・2O6・ 中华老年心脑血管病杂志2008年3月第l0卷第3期Chin JC-eriatrHeart BrainVessel Dis,Mar 2008,v( 10,No.3 基础研究 巴曲酶对体外培养下内皮祖细胞 数量及功能的影响 孙小杰,胡何节,邓福生,王晓天 摘要:目的 探讨巴曲酶(DF-521)对内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)数量和功能的影响。方法 采 用密度梯度离心法从外周血获取单个核细胞,将其接种在细胞培养板中,分为对照组、低剂量干预组(DF-521 0.05 BU/rn1)、中剂量干预组(D 521 0.1 BU/m1)和高剂量干预组(DF-521 0.2 BU/m1)。激光共聚焦显微镜鉴定 “FITc标记的荆豆凝集素”和“DiI标记的乙酰化低密度脂蛋白”双染色阳性细胞为正在分化的EPCs,流式细胞仪 检测其表面标记并进一步鉴定EPCs。MTT比色法、改良的Boyden小室及黏附能力测定EPCs的增殖、迁移和黏 附能力。结果 与对照组比较,不同浓度DF_521干预组均随浓度增加明显提高EPCs的数量;中剂量干预组作用 24 h时对EPCs的数量影响最为显著,较对照组增加近1倍(P<O.05)。DF_521对于EPCs的增殖、迁移、黏附能 力也有显著的改善(Pd0.05)。结论中图分类号:R972 DF~521可增加体外培养条件下EPCs的数量并改善其功能。 文章编号:1009—01 26(2008)03~0206—04 关键词:巴曲酶;细胞,培氧的;干细胞;内皮祖细胞 文献标识码:A Effect of batroxobin on the number and the function of in vitro cultured endothelial progenitor cells SUN Xiao—jie,HU He—jie,DENG Fu—sheng,et al Department of Vascular Surgery,the A t ttliated Provincial Hospital of Anhui Medical University,Hefei 230001,China) Abstract:Objective To investigate whether batroxobin(DF~5 2 1)augments the number of endo— thelial progenitor cells(EPCs)and promotes EPCs proliferation,migration and adhesion.Methods Mononuclear cells(MNCs)were isolated from peripheral blood by Ficoll density gradient cen— trifugation.The cells were then plated on fibronectin—coated culture dishes.After being cultured for 7 d,the attached cells were stimulated with DF一521(final concentration:0.05,0.1,0.2 BU/ m1)for 6,1 2,24 and 48 h.EPCs were characterized as adherent cells double positive for DiI—LDL— uptake and lectin binding by direct fluorescent staining under a laser scanning confocal micro— scope.EPCs were further documented by demonstrating the expression of CD34,VEGFR一2 and CD133 with flow cytometry.Proliferation and migration of EPCs were assayed by MTT assay and modified Boyden chamber assay respectively.EPCs adhesion assay was performed by replating it on fibronectin—coated dishes and the adherent cells were then counted.Results Compared with the controls,the number of EPCs increased significantly with increasing the concentration of DF一 521 used for stimulation.The increase reached the maximum 24 h after administration of 0.1 BU/ ml DF一521(2一fold increase,P d0.05).In addition。DF一521 also promoted proliferation.migration and adhesion of EPCs.Conclusion The results of the present study define a novel mechanism of the action of DF一521:augmentation of number of EPCs with enhanced functional activitv in 缸r0Key words:batroxobin;cells,cultured;stem cells;endothelial progenitor cells . 巴曲酶(batroxobin,DF一521)是一种由蝮蛇毒 基金项目:安徽省临床医学重点学科应用技术项目(05A027) 作者单位:230001合肥,安徽医科大学附属省立医院 通讯作者:胡何节,E-mail:huhejie@hotmail,corn 液中提纯精制而成的丝氨酸蛋白,目前临床上广泛 用于包括脑梗死、慢性下肢动脉硬化性闭塞症 维普资讯 http://www.cqvip.com 中华老年心脑血管病杂志2008年3月第lO卷第3期Chin J Geriatr Heart Brain Ves ̄l Dis,Mar 2008,Vol 10,No.3 (ASO)在内的各种缺血性疾病的治疗。内皮的损 伤与修复之间的动态平衡是维持其正常功能的关 键[1],而血管内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPCs)是参与修复的重要因素 j。DF一521可 能通过影响EPCs促进内皮功能的改善,本实验通 过观察其对外周血EPCs数量、增殖、迁移和黏附能 力的影响,旨在进一步探讨DF一521的作用机制,并 为体外扩增EPCs寻找可能的诱导剂。 1材料与方法 1.1材料与试剂 人纤维连接蛋白(HFN)购自 chemicon公司;血管内皮细胞生长因子(VEGF)购 自Peprotech公司;PE标记的VEGFR一2、CD133单 克隆抗体购自abcam公司;PE直标CD34单克隆抗 体购自晶美公司;MTT与DMSO购自LVSHEG— NYUAN公司;胰酶购自Beyotime公司;特级FBS 与DMEM购自Hyclone公司;FITC标记的荆豆凝 集素(F!TC—UEA—I)购自Sigma公司,DiI标记的乙 酰化低密度脂蛋白(DiI—acLDL)购自molecular probe公司,改良的Boyden小室购自江苏海门麒麟 医用仪器厂。 1.2方法 1.2.1 EPCs的分离与培养 取肝素抗凝的健康 成人空腹外周静脉血20 ml,加PBS 20 ml进行稀 释,按1:2置于淋巴细胞分离液上层,水平离心 2 000 r/min,25 min后,提取分液层与上层交界部 位呈云雾状的灰白色层,即为单个核细胞层,5倍体 积的DMEM—F12培养液洗涤2次,依次以2 000 r/rain和1 500 r/min在室温下离心8 min,弃上清, 再将获得的细胞接种在包被有HFN的细胞培养瓶 中,用含20 FBS,VEGF(10 ug/L),青霉素(100 U/m1),链霉素(100 U/m1)的DMEM培养液培养 至第4天时再用PBS洗掉非贴壁细胞,换培养液继 续培养至第6天,PBS洗掉非贴壁细胞,收集贴壁细 胞待用。 1.2.2 EPCs的鉴定 倒置显微镜下观察细胞的 形状及排列;将培养至第6天的一部分细胞用 0.25 胰酶消化并加入培养液中和,PBS充分洗涤 并吹打后制成每管1×10。个细胞的单细胞悬液,加 PE直标的CD34、CD133单克隆抗体和VEGFR一2单 克隆抗体各10 ul,PBS洗涤重悬后用流式细胞仪分 析。CD34、CD133和VEGFR-2均以相应的同型 IgG作为对照,阳性细胞率通过纠正对照的百分率 计算;将培养至第6天的细胞与DiI—acI DL于37℃ 下共孵育1 h,使细胞摄取DiI—acLDL,再以2%多聚 甲醛固定细胞10 rain后,用PBS浸洗,将FITC— UEA—I加入其中,再于37℃下孵育1 h。多波长激 光共聚焦显微镜下观察荧光,以不加DiI—acLDL的 同批培养细胞作空白对照,阴性对照采用胆管癌细 胞,FITC-UEA—I与DiI—acLDL双染色阳性细胞为 正在分化中的EPCsl_2 ]。 1.2.3 实验分组将培养至第6天的贴壁细胞消 化成细胞悬液,以1×10 /ml的密度接种于24孔 板,分为对照组(不加DF一521)、低剂量干预组 (DF一521 0.05 BU/m1)、中剂量干预组(DF一521 0.1 BU/m1)和高剂量干预组(DF_521 0.2 BU/m1),4组 细胞培养24 h后,进行增殖及各项功能的测定,根 据结果选择差异较显著的剂量,再进行DF-521对 EPCs数量及功能影响的时效关系(干预前、干预后 6、12、24和48 h)实验。上述各组细胞干预24 h 后,在倒置相差显微镜下选取各组各孔具有典型梭 型形态的细胞计数,随机选择9个200倍视野。 1.2.4 EPCs增殖能力的检测 各组细胞以 0.25 的胰酶消化成细胞悬液,计数后以等量细胞 数接种于96孔培养板,每孔加100 ul MTT (5 g/I ),培养4 h后,弃上清液,再加入DMSO(150 ul/ ̄L),充分振荡10 rain,使结晶物完全溶解,置酶 标仪上于波长490 nm测吸光度(A)值。 1.2.5 EPCs迁移能力的检测 各组细胞以 0.25 的胰酶消化成细胞悬液并计数,将100 ul培 养液加入改良Boyden小室的下室,再将2×10 个 EPCs悬浮在50 l培养液注入上室,24 h后,刮去 滤膜上未移动的细胞,用甲醛固定,HE染色,在倒 置显微镜下随机选择9个200倍视野计数。 1.2.6 EPCs黏附能力的测定 按上述收集各组 贴壁细胞,悬浮在1 ml培养液中并计数,再以同等 数量接种于HFN包被的培养板,在37℃中培养30 arin后,洗去未贴壁细胞,在倒置显微镜下随机选取 9个200倍视野计数。 1.3统计学方法所有数据均采用SPSS 13.0统 计软件进行分析,计量资料用。c± 表示,组间资料 比较采用单因素方差分析,P d0.05为差异有统计 学意义。 2 结 果 2.1 EPCs的鉴定 分离所得的单个核细胞培养至 第6天成为梭形的内皮样细胞(图1);用FITC— UEA—I和DiI—acLDL染色后的细胞在激光共聚焦 显微镜下观察,双染色阳性细胞呈黄色(图2,3),提 示该细胞为正在分化中的EPCs;流式细胞仪分析 维普资讯 http://www.cqvip.com 中华老年心脑血管病杂志2008年3月第l0卷第3期Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis,Mar 2008,Vol 10,No.3 显示培养至第6天表达CD34、CD133和VEGFR一2 的细胞分别为(18.2±6.3) 、(28.5±7.2) 和 (77.0±6.4) 。 表2 中剂量干预组不同作用时间对EPCs 数量及功能的影响(x±S, 一9) 注:与干预前比较, P<O.05;与6 h比较, P<O.05;与12 h 比较, P<O.05 图1 单个核细胞培养6天后贴壁细胞呈梭形 ×200 2.4 DF一521对EPCs迁移能力的影响 与对照组 比较,不同浓度干预组均能明显改善EPCs的迁移 能力,其中以中剂量组最为显著(P<0.05,表1), 并在干预24 h时差异最为显著(P<0.05,表2)。 2.5 DF一521对EPCs黏附能力的影响 与对照组 比较,不同浓度干预组均能增加贴壁EPCs的数量, 其中低剂量干预组作用最为显著(P<0.05)。并 图2,3激光共聚焦显微镜下荧光染色后的EPCs,双染色细胞 呈黄色FITC-UEA—I、DiLaeLDL染色 ×200图2单个核细胞 也呈时间依赖关系影响EPCs,其中干预24 h时黏 附细胞数(56.3±9.6)个/zoo倍视野,而干预前为 (26.3±8.3)个/200倍视野,差异有统计学意义 培养6天后形态图3中剂量干预组干预24 h后细胞形态 2.2 DF-521对EPCs数量的影响 与对照组比 较,不同浓度干预组对EPCs干预24 h后,均随浓 度明显提高EPCs的数量,其中以中剂量干预组最 为显著(P<0.05,表1)。此外,中剂量干预组对 EPCs数量的影响随作用时间变化,其中干预至12 h 开始显著增加,24 h达高峰(P<0.05,表2)。用 FITC—UEA—I和DiI—acLDL染色后的中剂量干预组 细胞在激光共聚焦显微镜下观察,数量明显高于干 预前(图2,3)。 2.3 DF一521对EPCs增殖能力的影响 与对照组 (P<0.05)。高剂量干预组和中剂量干预组黏附细 胞数与对照组比较,差异无统计学意义(表1)。 3讨 论 DF一521具有增强纤溶系统活性,改善血液流变 学各项指标,减少血栓基质形成等作用,其可诱发内 皮细胞释放组织型纤溶酶原激活剂(t-PA),使纤溶 酶原激活成纤溶酶而起溶栓作用,同时,还可分解血 纤维蛋白原,生成降解A链纤维蛋白单体,该单体 对t-PA促进血纤溶酶的生成有促进作用;DF一521 亦可降低血黏度,抑制红细胞聚集及沉降,增强红细 胞的血管通透性,变形能力、扩张血管而降低血管阻 力,从而改善微循环。有研究表明,DF一521对于缺 比较,不同浓度干预组均能明显提高EPCs的增殖 能力,其中中剂量干预组最为显著(P<0.05,表 1)。中剂量干预组EPCs的增殖能力呈时间依赖性 提高,24 h达峰值,48 h时较前有所下降(P< 血后脑血管内皮细胞有着一定的保护作用r4],可能 表1 不同浓度DF 521对EPCs数量和功能的影响(x±5, 一9) 注:与对照组比较, P<O.05;与低剂量干预组比较, P<O.05;与高剂量干预组比较, P<O.05 维普资讯 http://www.cqvip.com

中华老年心脑血管病杂志2OO8年3月第10卷第3期Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis,Mar 2008,Vol 10,No.3 在内皮损伤后的修复中也有正性作用。 EPCs是一群具有分化为成熟内皮细胞并形成 血管腔能力的前体细胞,它们不仅参与胚胎时期血 管的形成,在出生后的血管新生和内皮损伤的再修 复过程中也起着重要作用,多项研究表明,新生血管 中的内皮细胞有25 来源于循环EPCs[ 。EPCs 在缺血性疾病的发生发展中的作用也备受关注,研 究表明,冠心病患者循环中EPCs的数量和迁移能 力明显下降,且与危险因子的数目呈反向线性关系, 而高危者体内的EPCs也易于老化_】 。 As()是一种与冠心病有着相似发病机制的下 肢缺血性疾病。而自体EPCs的移植能够改善缺血 部位的血流供应[7。无疑EPCs在AS()的发生发展 中同样扮演着重要的角色。 本研究结果显示。DF一521在体外培养环境中能 够有效的增加EPCs的数量,并增强其增殖、迁移、 黏附的能力,在中剂量干预组中,DF一521对于EPCs 数量和功能的改善尤为明显。因此我们在此剂量组 又进行了时效关系的实验,结果提示作用时间与 EPCs增殖能力的改善呈正相关,24 h时作用最为 显著;而在36 h时呈下降趋势,这可能由于在干预 的前24 h中EPCs处于细胞增殖周期中,而随着培 养和干预的继续,细胞逐渐进人分化阶段,此时增殖 和其他功能可能处于相对抑制中。在EPCs黏附能 力的测定中,只有低剂量干预组体现出了正性作用, 这可能是DF一521在“增强细胞功能”和“加强纤溶 活性”两方面的消长关系的体现,因为EPCs的黏附 对于纤维蛋白有着一定的依赖关系。 本研究结果显示:关于DF一521对于体外EPCs 的影响,在临床实际应用中,由于DF一521作用于体 内,尚存在有关消除和血药浓度衰减等多种因素的 影响,所以不能确定实验结果中体现出的量效和时 效关系是否与临床应用完全统一,且本实验外周血 来源单一,存有一定抽样误差,但提示了DF一521对 于体外EPCs扩增具有应用的潜力,同样提示了 DF一521其对于缺血性疾病的保护作用可能通过增 加EPCs的数量,改善其功能,从而促进内皮的修复 和血管的新生。 EPCs是较好的组织工程的内皮来源种子细 胞l8 。但由于循环内EPCs数量极少,所以想分 离培养出大量较纯的EPCs目前仍相当困难。如果 能把DF一521应用于体外EPCs的扩增,将可能为组 织工程或干细胞移植提供良好并具一定数量的种子 细胞。DF一521增加EPCs数量并改善其功能的具 体机制尚待进一步研究,可能与以下几种因素有关: (1)减少EPCs的凋亡;(2)上调EPCs整合素的表 达,提高EPCs的黏附能力;(3)上调增殖细胞核抗 原等细胞周期促进蛋白在基因和蛋白水平上的表 达,从而促进EPCs的增殖;(4)下调细胞周期抑制 蛋白P27的表达,从而抑制EPCs的衰老,并通过其 他信号转导途径影响细胞的分化和增殖。 参考文献 [1]Hill JM,ZalosO,HalcoxjP,et a1.Circulating endothelial pro— genitor cells,vascular function,and cardiovascular risk.N En— gl J Med,2003,348:593—600. [2]Lambiase PD,Edwards RJ,Anthopoulos P,et a1.Circulating humoral factors and endothelial progenitor cells in patients with differing coronary collateral support.Circulation,2004, 109:2986—2992. E3]Wang X,Chen J,TAO Q,et a1.Effects of ox-LDL on number and activity of circulating endothelial progenitor cells.Drug Chem Toxicol,2004,27:243—255. E4]吴军,饶明俐,周春奎.巴曲酶对大鼠SAH后迟发性脑血管 痉挛细胞凋亡的影响.中风与神经疾病杂志,2004,21:217— 218. E5]Murayama T,Tepper OM,Silver M,et a1.Determination of bone marrow—derived endothelial progenitor cell significance in angiogenie growth factor-induced ne0vascularizati0n n vivo.Exp Hematol,2002,30:967—972. E6] Suzuki T,Nishida M。Futami S,et a1.Ne0end0thelializati0n after peripheral blood stem cell transplantati0n in humans:a ease report of a Tokaimura nuclear accident victim.Cardiovase Res,2003,58:487-492. E7]Jeon 0,Song SJ,Bhang SH,et a1.Additive effect of endotheli— al progenitor cell mobilization and bone marrow mononuelear cell transplantati0n on angiogenesis in mouse ischemic limbs. Biomed Sei,2007,14:323~330. E8]Aper T,Schmidt A,Duehrow M,et a1.Autologous blood ves— sels engineered from peripheral blood sample.Eur J Vase En— dovasc Surg,2007,33:33—39. [9]Wang XX,Zhang FR,Shang YP,et a1.Transplantati[】n of au— tologous endothelial progenitor cells may be beneficial in pa— tients with idiopathic pulmonary arterial hyportension:a pilot randomized eootrolled tria1.J Am Coil Cardiol,2007,49:1566— 1571. [10]Tse HF,Siu CW,Zhu SO,et a1.Paraerine effects of direct in— tramyoeardial implantation of bone marrow derived cell to en— hanee ne0vascularizati0n in chronic isehemie myoeardium.Eur J Heart Fail,2007,9:747—753. (收稿日期:2007—08—20) (本文编辑:唐丽君) 

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