留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

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

More Information
  • 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。

     

  • 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

    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

    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

    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

    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

    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

    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

    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
    下载: 导出CSV
  • [1] WuG,ChangF,FangH,et al.Non-muscle myosin II knockdown improves survival and therapeutic effects of implanted bone marrow-derived mesenchymal stem cells in lipopolysaccharide- induced acute lung injury[J].Ann Transl Med,2021,9(3):262.DOI: 10.21037/atm-20-4851.
    [2] 刘名倬,王俊杰,付忠华,等.沉默非肌肉肌球蛋白ⅡA的骨髓间充质干细胞对烟雾吸入性损伤大鼠早期肺损伤的影响[J].中华烧伤杂志,2017,33(12):766-771.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2017.12.009.
    [3] 刘新民. 急性肺损伤与细胞外基质[J]. 国外医学(呼吸系统分册), 1994, 14(1): 27-29.
    [4] RoccoPR,NegriEM,KurtzPM,et al.Lung tissue mechanics and extracellular matrix remodeling in acute lung injury[J].Am J Respir Crit Care Med,2001,164(6):1067-1071.DOI: 10.1164/ajrccm.164.6.2007062.
    [5] 朱峰,郭光华,陈任生,等.骨髓间充质干细胞在烟雾吸入性损伤家兔体内向功能细胞分化的观察[J].中华烧伤杂志,2011,27(2):150-155.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2011.02.020.
    [6] 吴明,肖永强,刘名倬,等.慢病毒载体介导的 shRNA 沉默非肌肉肌球蛋白重链Ⅱ A对骨髓间充质干细胞旁分泌的影响[J].广东医学,2016,37(16):2377-2383.
    [7] SuzukiT,TadaY,GladsonS,et al.Vildagliptin ameliorates pulmonary fibrosis in lipopolysaccharide-induced lung injury by inhibiting endothelial-to-mesenchymal transition[J].Respir Res,2017,18(1):177.DOI: 10.1186/s12931-017-0660-4.
    [8] ZhouY,HorowitzJC,NabaA,et al.Extracellular matrix in lung development, homeostasis and disease[J].Matrix Biol,2018,73:77-104.DOI: 10.1016/j.matbio.2018.03.005.
    [9] DieffenbachPB,Mallarino HaegerC,RehmanR,et al.A novel protective role for matrix metalloproteinase-8 in the pulmonary vasculature[J].Am J Respir Crit Care Med,2021,204(12):1433-1451.DOI: 10.1164/rccm.202108-1863OC.
    [10] Abdel HalimAS,AhmedHH,AglanHA,et al.Role of bone marrow-derived mesenchymal stem cells in alleviating pulmonary epithelium damage and extracellular matrix remodeling in a rat model of lung fibrosis induced by amiodarone[J].Biotech Histochem,2021,96(6):418-430.DOI: 10.1080/10520295.2020.1814966.
    [11] 朱峰,郭光华,陈雯,等.骨髓间充质干细胞移植对吸入性损伤家兔炎症反应和肺损伤的影响[J].中华烧伤杂志,2010,26(5):360-365.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2010.05.010.
    [12] 朱峰,郭光华,陈雯,等.骨髓间充质干细胞移植对烟雾吸入性损伤兔肺血管内皮生长因子以及血管生成素1和血管生成素2的影响[J].中华烧伤杂志,2012,28(6):470-472.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-2587.2012.06.022.
    [13] ZhuF,WangJ,QiuX,et al.Smoke inhalation injury repaired by a bone marrow-derived mesenchymal stem cell paracrine mechanism: angiogenesis involving the Notch signaling pathway[J].J Trauma Acute Care Surg,2015,78(3):565-572.DOI: 10.1097/TA.0000000000000547.
    [14] WalkerA,SuH,ContiMA,et al.Non-muscle myosin II regulates survival threshold of pluripotent stem cells[J].Nat Commun,2010,1:71.DOI: 10.1038/ncomms1074.
    [15] 刘名倬.非肌肉肌球蛋白Ⅱ(NMⅡ)的研究进展[J].复旦学报(医学版),2014,41(6):841-845.DOI: 10.3969/j.issn.1672-8467.2014.06.023.
    [16] KovácsM,TóthJ,HetényiC,et al.Mechanism of blebbistatin inhibition of myosin II[J].J Biol Chem,2004,279(34):35557- 35563.DOI: 10.1074/jbc.M405319200.
    [17] WalmaDAC,YamadaKM.The extracellular matrix in development[J].Development,2020,147(10):dev175596. DOI: 10.1242/dev.175596.
    [18] 李丛锋,朱光发.基质金属蛋白酶2、基质金属蛋白酶9与急性肺损伤关系的研究进展[J].国际呼吸杂志,2011,31(14):1097-1101.DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-436X.2011.014.016.
    [19] TheocharisAD,SkandalisSS,GialeliC,et al.Extracellular matrix structure[J].Adv Drug Deliv Rev,2016,97:4-27.DOI: 10.1016/j.addr.2015.11.001.
    [20] Jiménez-UribeAP,Gómez-SierraT,Aparicio-TrejoOE,et al.Backstage players of fibrosis: NOX4, mTOR, HDAC, and S1P; companions of TGF-β[J].Cell Signal,2021,87:110123.DOI: 10.1016/j.cellsig.2021.110123.
  • 加载中
图(11) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  80
  • HTML全文浏览量:  44
  • PDF下载量:  0
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-12
  • 网络出版日期:  2022-07-20
  • 刊出日期:  2022-05-20

目录

    /

    返回文章
    返回