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沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ骨髓间充质干细胞移植对内毒素/脂多糖诱导急性肺损伤大鼠肺细胞外基质的影响

尹希 周万芳 侯文佳 范明枝 伍国胜 刘晓彬 马琪敏 王玉松 朱峰

尹希, 周万芳, 侯文佳, 等. 沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ骨髓间充质干细胞移植对内毒素/脂多糖诱导急性肺损伤大鼠肺细胞外基质的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(5): 422-433. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220212-00024.
引用本文: 尹希, 周万芳, 侯文佳, 等. 沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ骨髓间充质干细胞移植对内毒素/脂多糖诱导急性肺损伤大鼠肺细胞外基质的影响[J]. 中华烧伤与创面修复杂志, 2022, 38(5): 422-433. DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220212-00024.
Yin X,Zhou WF,Hou WJ,et al.Effects of non-muscle myosin Ⅱ silenced bone marrow-derived mesenchymal stem cells transplantation on lung extracellular matrix in rats after endotoxin/lipopolysaccharide-induced acute lung injury[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(5):422-433.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220212-00024.
Citation: Yin X,Zhou WF,Hou WJ,et al.Effects of non-muscle myosin Ⅱ silenced bone marrow-derived mesenchymal stem cells transplantation on lung extracellular matrix in rats after endotoxin/lipopolysaccharide-induced acute lung injury[J].Chin J Burns Wounds,2022,38(5):422-433.DOI: 10.3760/cma.j.cn501225-20220212-00024.

沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ骨髓间充质干细胞移植对内毒素/脂多糖诱导急性肺损伤大鼠肺细胞外基质的影响

doi: 10.3760/cma.j.cn501225-20220212-00024
基金项目: 

国家重点研发计划 2019YFA0110601

国家自然科学基金地区科学基金项目 81360292

海军军医大学高等级成果培植计划 2018-CGPZ-B03

详细信息
    通讯作者:

    朱峰,Email:alexzhufeng0816@vip.sina.com

Effects of non-muscle myosin silenced bone marrow-derived mesenchymal stem cells transplantation on lung extracellular matrix in rats after endotoxin/lipopolysaccharide-induced acute lung injury

Funds: 

National Key R&D Program of China 2019YFA0110601

Regional Science Fund of National Natural Science Foundation of China 81360292

The High-Level Achievement Cultivation Program of the Naval Medical University 2018-CGPZ-B03

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  • 摘要:   目的  探讨沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)基因的骨髓间充质干细胞(BMMSC)对内毒素/脂多糖(LPS)诱导的急性肺损伤(ALI)大鼠肺细胞外基质(ECM)和肺纤维化的影响。  方法  采用实验研究方法。取4只1周龄雄性SD大鼠股骨和胫骨骨髓腔细胞并经流式细胞术鉴定为BMMSC。取第3代BMMSC用于后续实验。取细胞,分为用含NMⅡ基因的小干扰RNA序列的pHBLV-U6-ZsGreen-Puro质粒转染的沉默NMⅡ组,转染空载质粒的空载组及未进行任何处理的空白对照组,采用蛋白质印迹法检测干预后72 h的NMⅡ的蛋白表达(样本数为3)。取细胞,于倒置相差显微镜下观察形态;另取细胞,用氯甲基苯甲酰胺(CM-DiⅠ)标记,于倒置荧光显微镜下观察体外细胞标记情况。取20只4周龄雄性SD大鼠,按随机数字表法分为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组及ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组,每组5只大鼠。对空白对照组不进行任何处理,其余3组大鼠均给予LPS诱导ALI。造模后即刻,单纯ALI组大鼠经尾静脉注射1 mL生理盐水,ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠分别经尾静脉注入1 mL 1×107个/mL CM-DiⅠ标记的BMMSC、NMⅡ基因沉默的BMMSC,空白对照组大鼠于相同时间点通过尾静脉注射1 mL生理盐水。干预后24 h,取肺组织于倒置荧光显微镜下观察BMMSC肺内归巢情况。干预后24 h、1周、2周,取肺组织行苏木精-伊红染色观察肺部炎症情况,行Masson染色观察肺纤维化程度并采用改良Ashcroft评分法对干预后2周肺纤维化程度进行评分(样本数为5)。采用免疫组织化学法检测干预后2周α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、基质金属蛋白酶2(MMP-2)、MMP-9的含量(样本数均为3),采用酶联免疫吸附测定法检测干预后24 h超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛、髓过氧化物酶(MPO)活性(样本数均为3),采用免疫荧光染色法检测干预后1周CD11b和含表皮生长因子样模块黏蛋白样激素受体1(EMR1)蛋白表达(样本数均为3)。 对数据行单因素方差分析、Bonferroni法及Kruskal-Wallis H检验。  结果  干预后72 h,沉默NMⅡ组细胞NMⅡ蛋白表达水平显著低于空白对照组和空载组(P值均<0.01)。BMMSC呈长梭形,簇状生长形如旋涡;CM-DiⅠ体外成功标记BMMSC。干预后24 h,ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺内细胞归巢现象较ALI+BMMSC组更明显,而空白对照组和单纯ALI组大鼠肺内未见CM-DiⅠ标记的细胞。空白对照组大鼠干预后各时间点肺组织中均未见明显炎症细胞浸润,ALI+BMMSC组和ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠干预后24 h肺组织炎症细胞浸润较单纯ALI组明显减少,且2组大鼠干预后1、2周肺泡壁变薄,局部肺组织有少量淤血。干预后1、2周,单纯ALI组、ALI+BMMSC组和ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织胶原纤维沉积均较空白对照组明显加重,但ALI+BMMSC组和ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织胶原纤维沉积均较单纯ALI组显著改善。干预后2周,单纯ALI组、ALI+BMMSC组和ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺纤维化改良Ashcroft评分分别为(2.36±0.22)、(1.62±0.16)、(1.06±0.26)分,均明显高于空白对照组的(0.30±0.21)分(P<0.01),ALI+BMMSC组和ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺纤维化改良Ashcroft评分均明显低于单纯ALI组(P<0.01),ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺纤维化改良Ashcroft评分明显低于ALI+BMMSC组(P<0.01)。干预后2周,与单纯ALI组比较,ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织α-SMA含量均显著下降(P<0.05或P<0.01)。4组大鼠肺组织MMP-2含量均相近(P>0.05)。与空白对照组比较,单纯ALI组大鼠肺组织MMP-9含量显著升高(P<0.01);与单纯ALI组比较,ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织MMP-9含量均显著降低(P<0.01)。干预后24 h,与空白对照组比较,单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织丙二醛、SOD、MPO活性均显著升高(P<0.01);与单纯ALI组比较,ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织丙二醛活性显著升高(P<0.05),ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织SOD活性均显著升高(P<0.01);与ALI+BMMSC组比较,ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织SOD活性显著降低(P<0.01)。与单纯ALI组比较,ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织MPO活性均显著降低(P<0.01);与ALI+BMMSC组比较,ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织MPO活性显著降低(P<0.01)。干预后1周,与其他3组比较,ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组大鼠肺组织CD11b蛋白表达显著增加(P<0.05或P<0.01);4组大鼠肺组织EMR1蛋白表达均相近(P>0.05)。  结论  移植沉默NMⅡ基因的BMMSC能更明显改善LPS所致ALI大鼠肺组织ECM成分的活性,重塑其完整性,增强其抗氧化能力,减轻肺损伤和肺纤维化。

     

  • 1  蛋白质印迹法检测3组大鼠骨髓间充质干细胞干预后72 h NMⅡ蛋白表达

    注:NMⅡ为非肌肉肌球蛋白Ⅱ,GAPDH为3-磷酸甘油醛脱氢酶;条带上方1为空白对照组,2为空载组,3为沉默NMⅡ组

    2  大鼠骨髓间充质干细胞(BMMSC)形态及CM-DiⅠ标记BMMSC情况。2A.细胞呈长梭形,簇状生长形如旋涡 倒置相差显微镜×100,图中标尺为100 μm;2B.CM-DiⅠ成功标记细胞 CM-DiⅠ-DAPI×100,图中标尺为100 μm

    注:细胞膜氯甲基苯甲酰胺(CM-DiⅠ)染色为红色,细胞核4′,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色为蓝色

    3  4组大鼠干预后24 h骨髓间充质干细胞(BMMSC)的肺内归巢情况 CM-DiⅠ-DAPI×100。3A、3B、3C、3D.分别为空白对照组、单纯急性肺损伤(ALI)组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的BMMSC组DAPI染色;3E、3F、3G、3H. 分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组CM-DiⅠ染色,图3E、3F均未见CM-DiⅠ标记的细胞,图3G、3H均可见CM-DiⅠ标记的细胞,且图3H中CM-DiⅠ标记的细胞较图3G明显增加

    注:细胞膜氯甲基苯甲酰胺(CM-DiⅠ)染色为红色,细胞核4′,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色为蓝色

    4  4组大鼠干预后各时间点肺组织病理学变化 苏木精-伊红×100。4A、4B、4C、4D.分别为空白对照组、单纯急性肺损伤(ALI)组、 ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组、ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的BMMSC组干预后24 h,图4A肺泡结构正常,肺泡壁未见明显增厚,未见明显炎症细胞浸润及无出血,图4B、4C、4D均可见炎症细胞浸润;4E、4F、4G、4H.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组干预后1周,炎症细胞浸润程度分别较图4A、4B、4C、4D无明显改变;4I、4J、4K、4L.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组干预后2周,图4I炎症细胞浸润情况与图4A、4E相近,图4J、4K、4L炎症细胞浸润分别较图4F、4G、4H更为明显,出血程度加重

    5  4组大鼠干预后各时间点肺组织纤维化情况 Masson×200。5A、5B、5C、5D.分别为空白对照组、单纯急性肺损伤(ALI)组、ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组、ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的BMMSC组干预后24 h,胶原纤维沉积均相近;5E、5F、5G、5H.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组干预后1周,图5E胶原纤维沉积较图5A未见明显改变,图5F、5G、5H胶原纤维沉积均较图5E明显加重,但图5G、5H胶原纤维沉积均较图5F有明显减轻;5I、5J、5K、5L.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组干预后2周,胶原纤维沉积分别与图5E、5F、5G、5H类似

    注:细胞核、胶原蛋白着蓝色,细胞质、红细胞着红色

    6  4组大鼠干预后2周肺纤维化改良Ashcroft评分比较(样本数为5,x¯±s

    注:横坐标下1为空白对照组,2为单纯急性肺损伤(ALI)组,3为ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组,4为ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ的BMMSC组;与空白对照组比较,aP<0.01;与单纯ALI组比较,bP<0.01;与ALI+BMMSC组比较,cP<0.01

    7  4组大鼠干预后2周肺组织α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、基质金属蛋白酶2(MMP-2)和MMP-9含量 二氨基联苯胺-苏木精×100,图中标尺为100 μm。7A、7B、7C、7D.分别为空白对照组、单纯急性肺损伤(ALI)组、ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组、ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的BMMSC组α-SMA含量,图7B中α-SMA含量较图7C、7D显著升高;7E、7F、7G、7H.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组MMP-2含量,均相近;7I、7J、7K、7L.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组MMP-9含量,图7J中MMP-9含量较图7I、7K、7L显著升高

    注:目的蛋白阳性染色为棕色,细胞核染色为蓝紫色

    8  4组大鼠干预后2周肺组织α平滑肌肌动蛋白(α-SMA)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)含量比较(样本数为3,x¯±s)。8A.α-SMA含量;8B.MMP-9含量

    注:横坐标下1为空白对照组,2为单纯急性肺损伤(ALI)组,3为ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组,4为ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ的BMMSC组;图8A中与单纯ALI组比较,aP<0.05,bP<0.01;图8B中与空白对照组比较,aP<0.01;与单纯ALI组比较,bP<0.01

    9  4组大鼠干预后1周肺组织CD11b和含表皮生长因子样模块黏蛋白样激素受体1(EMR1)的蛋白表达 异硫氰酸荧光素-4′,6-二脒基-2-苯基吲哚×100,图中标尺为100 μm。9A、9B、9C、9D.分别为空白对照组、单纯急性肺损伤(ALI)组、ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组、ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的BMMSC组CD11b蛋白表达,图9A、9B、9C中CD11b蛋白表达均明显低于图9D;9E、9F、9G、9H.分别为空白对照组、单纯ALI组、ALI+BMMSC组、ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组EMR1蛋白表达,均相近

    注:绿色荧光为目标蛋白,蓝色荧光为细胞核

    10  4组大鼠干预后1周肺组织CD11b和含表皮生长因子样模块黏蛋白样激素受体1(EMR1)蛋白表达比较(样本数为3,x¯±s)。10A.CD11b蛋白表达;10B.EMR1蛋白表达

    注:横坐标下1为空白对照组,2为单纯急性肺损伤(ALI)组,3为ALI+骨髓间充质干细胞(BMMSC)组,4为ALI+沉默非肌肉肌球蛋白Ⅱ的BMMSC组;与空白对照组比较,aP<0.05;与单纯ALI组比较,bP<0.01;与ALI+BMMSC组比较,cP<0.01

    表1  4组大鼠干预后24 h肺组织丙二醛、SOD、MPO活性比较(x¯±s

    组别样本数丙二醛(nmol/mg)SOD(U/mg)MPO(U/mg)
    空白对照组31.063±0.0172.25±0.050.371±0.010
    单纯ALI组31.849±0.469a5.55±0.04a0.786±0.017a
    ALI+BMMSC组32.697±0.137a19.75±0.19ac0.608±0.006ac
    ALI+沉默NMⅡ的BMMSC组32.929±0.441ab13.31±0.09acd0.480±0.003acd
    F20.0615 084.39884.20
    P<0.001<0.001<0.001
    注:SOD为超氧化物歧化酶,MPO为髓过氧化物酶,ALI为急性肺损伤,BMMSC为骨髓间充质干细胞,NMⅡ为非肌肉肌球蛋白Ⅱ;与空白对照组比较,aP<0.01;与单纯ALI组比较,bP<0.05,cP<0.01;与ALI+BMMSC组比较,dP<0.01
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  • 收稿日期:  2022-02-12

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