关于rhGCSF促进不同性别大鼠缺血后肢血管新生的作用

　　　　 作者：刘兵 王豪夫 刘冰 赵宗刚 王曰伟

【摘要】 目的 观察重组人粒细胞集落刺激因子（rhGCSF）促进不同性别成年大鼠缺血后肢血管新生作用。方法健康成年雄性和雌性Wistar大鼠各20只，均切断左侧股动脉及其分支，制作大鼠后肢缺血模型。成模后雄性大鼠和雌性大鼠各随机分为2组，即对照组和实验组，每组10只。实验组皮下注射rhGCSF，对照组皮下注射等量生理盐水。于术前和注射rhGCSF及生理盐水后第5天检查血白细胞数；术后4周取内收肌行病理切片检查，用图像分析系统统计血管密度，用免疫组化法标记内收肌中血管内皮细胞生长因子（VEGF）阳性表达的血管，用图像分析系统统计血管数。结果实验组大鼠血白细胞数、血管密度及VEGF阳性表达的血管数均显著高于对照组（t=4.318～4.981，P&<0.05）；雄性实验组和雌性实验组之间，雄性对照组和雌性对照组之间差别均无统计学意义（P&>0.05）。结论皮下注射rhGCSF可促进缺血肢体血管新生，改善肢体缺血状态，而对血管新生作用与性别无关。
【关键词】 粒细胞集落刺激因子，重组;血管生成调节剂;缺血;大鼠
［ABSTRACT］ Objective To observe recombinant human granulocyte colony stimulating factor (rhGCSF) in promotion of angiogenesis in differentgender adult rats with ischemia of hind limb. Methods Healthy adult male and female Wistar rats， 20 for each gender， were enrolled. A hindlimp ischemic model was established by cutting off the left femoral arteries and their branches. The rats were equally randomized to two groups: control group and experimental group. Subcutaneous injection of rhGCSF was offered to the experimental， and equal volume NS to the control. WBC was detected before and five days after the injection; adductor was collected four weeks later and sent for pathology. The density and number of blood vessels were detected by image analysis system; the VEGF of the adductor by immunohistochemistry. Results The white blood count， density and positive VEGF were significantly higher in the experimental than that in the control， the differences between the two groups were significant (t=4.318-4.981，P&<0.05); but no significant difference was noted in terms of the gender (P&>0.05). Conclusion Subcutaneous injection of rhGCSF can facilitate angiogenesis of ischemic limb， improve ischemic status of the limb， the effects do not show association with the gender.
　　［KEY WORDS］ Granulocyte colony stimulating factor， recombinant; Angiogenesis regulator; Ischemia; Rats
　　下肢动脉硬化闭塞症是外周动脉阻塞性疾病中最常见的疾病，易受累的部位包括小腿胫腓动脉、腘动脉、股动脉及主髂动脉，其中股、腘动脉发病率最高。临床表现以间歇性跛行、静息痛、难治性溃疡等下肢缺血、坏死症状为特点。该病的治疗可分为手术治疗和非手术治疗，虽然方法较多，但都有不足之处。近年来，由于在末梢血中发现了血管内皮祖细胞 (EPC)，对血管新生的概念有了新的认识， EPC和骨髓细胞移植用于血管新生疗法的研究已经成为人们关注的焦点。应用骨髓干细胞动员剂将骨髓干细胞“驱赶”到外周血，增加外周血EPC的数量，可达到自体干细胞移植治疗缺血性疾病的目的。已有研究证实，重组人粒细胞集落刺激因子(rhGCSF)作为一种常用的骨髓动员剂，可以显著刺激骨髓造血，提高外周血干细胞数量。但对于实验个体的性别、年龄、体质量等因素是否能影响骨髓造血及缺血肢体血管新生还没有深入的研究。本实验拟通过制作动物肢体缺血模型，应用rhGCSF刺激骨髓造血，增加大鼠外周血干细胞的数量，观察rhGCSF是否可促进缺血肢体新生血管的生成，以及其作用是否存在性别差异。
　　1　　 材料和方法
　　1.1　　 实验动物及制剂
　　实验选用3～4月龄雄性Wistar大鼠20只，体质量250～330 g，平均300 g；3～4月龄雌性Wistar大鼠20只，体质量250～300 g，平均280 g。两者均由青岛市药品检验研究所实验动物中心提供。rhGCSF购自齐鲁药业有限公司；兔抗大鼠血管内皮生长因子(VEGF)多克隆抗体购自北京博奥森生物技术有限公司；SP9000二步法免疫组化检测试剂盒和DAB显色试剂盒均购自北京中杉生物技术有限公司。Biosens Digital Imaging System (V 1.6) 图像分析系统由青岛市市立医院病理科提供。
　　1.2　　 大鼠下肢缺血模型的制备
　　大鼠腹腔注射水合氯醛麻醉后，常规备皮、消毒、铺巾。经左侧腹股沟韧带中点作一长约1.0～1.5 cm纵形皮肤切口，游离股动脉，在股动脉起始处，用1号丝线结扎并切断股动脉的分支，制成大鼠后肢缺血模型。成模后雄性大鼠和雌性大鼠各随机分为对照组和实验组，每组10只。
　　1.3　　 给药及一般情况观察
　　大鼠后肢缺血模型制备成功3 h后，各组按以下步骤给药：实验组给予10 μg/kg的rhGCSF皮下注射，连续5 d。对照组按实验组的给药方法给予等量生理盐水。实验开始后，每天观察各组大鼠的一般状况，如生命体征、饮食、切口愈合情况、毛发有无脱落及运动情况等。实验组和对照组在术前和术后第5天各测血常规1次。
　　1.4　　 组织切片和微血管密度测量
　　术后4周处死大鼠，取左后肢内收肌中段肌肉组织1.0 cm×0.5 cm×0.3 cm大小，用甲醛固定，石蜡包埋，行肌肉横断面切片，片厚5 μm，连切10张。取第2张和第10张行苏木精伊红染色，使用图像分析系统在400倍视野下对切片进行血管密度计数。
　　1.5　　 VEGF阳性表达血管数检测
　　取石蜡包埋的内收肌标本，行肌肉横断面切片，片厚5 μm。按Elivision二步法脱蜡，磷酸盐缓冲液冲洗后滴加一抗，25 ℃孵育1 h。再滴加二抗，孵育50 min。DAB显色，苏木精复染，梯度乙醇脱水后中性树胶封片。在400倍视野下，观察血管内皮细胞胞浆染色呈棕黄色者为阳性细胞，该毛细血管即为VEGF阳性表达的血管。每一标本随机选取5个视野，用图像分析系统计数VEGF阳性表达的血管数，取其平均值。
　　1.6　　 统计分析
　　采用SPSS 11.5软件进行统计分析。数据以±s表示，组内实验前后比较应用配对t检验，雄性实验组和雄性对照组、雌性实验组和雌性对照组、雄性实验组和雌性实验组之间比较应用两独立样本的t检验。
　　2　　 结 果
　　2.1　　 大体观察
　　雄性实验组大鼠因麻醉意外死亡1只，余者均存活。在观察期间各组大鼠均未见左后肢缺血坏死。术后3 d，雄性对照组有1只大鼠手术切口出现0.5 cm×0.5 cm大小溃烂。雌性对照组大鼠出现跛行2只，其余大鼠均未出现跛行或溃疡。对照组大鼠左后肢毛发脱落多于实验组大鼠。
　　2.2　　 血常规情况
　　实验组大鼠注射rhGCSF后白细胞计数均明显增高。注射rhGCSF后，雄性实验组大鼠白细胞数明显高于雄性对照组（t=4.981，P&<0.05），雌性实验组大鼠白细胞数也明显高于雌性对照组（t=4.875，P&<0.05）；雄性实验组和雌性实验组大鼠白细胞数差别无统计学意义（t=2.013，P&>0.05）。见表1。
　　2.3　　 毛细血管计数
　　雄性实验组大鼠毛细血管计数明显高于雄性对照组（t=4.318，P&<0.05），雌性实验组大鼠毛细血管计数明显高于雌性对照组（t=4.924，P&<0.05）；雄性实验组和雌性实验组大鼠毛细血管计数差别无统计学意义（t=2.159，P&>0.05）。见表 2。
　　2.4　　 VEGF阳性表达的血管数
　　雄性实验组大鼠VEGF阳性表达的血管数明显高于雄性对照组（t=4.932，P&<0.05），雌性实验组大鼠VEGF阳性表达的血管数明显高于雌性对照组（t=4.883，P&<0.05）；雄性实验组和雌性实验组大鼠VEGF阳性表达的血管数差异无统计学意义（t=2.411，P&>0.05）。见表 2。表1 各组注射前后白细胞计数比较表2各组血管密度和VEGF阳性表达血管数比较注：各组数值均以切片数为n进行统计分析

　　3　　 讨　　　　 论
　　下肢动脉硬化闭塞症的治疗方法很多， 如非手术治疗（使用抗血小板药、血管扩张药、抗凝药、溶栓药、祛聚药、改善血流动力学功能药物），但效果均欠理想。随着人工血管发展及介入和手术技术的提高，介入和手术治疗（包括介入经皮腔内血管成形术、支架置入术及人工血管移植术等）下肢动脉硬化闭塞症得到了很大的发展，但是对于下肢动脉缺乏流出道或流出道不良等情况的病人，没有有效的治疗方法，支架置入术及人工血管移植后再闭塞的问题也未能得到很好的解决，尤其是下肢动脉流出道闭塞而且缺乏代偿性侧支的病人，目前各种手段均很难使血管再通[1]。随着医学分子生物学的发展，干细胞移植治疗下肢动脉硬化闭塞症得到了广泛深入的研究，并在临床上得到了部分应用。研究表明，干细胞除了具有造血功能外，在特定的机体环境下，能分化成为新的细胞类型，参与组织损伤的修复和血管新生。应用骨髓干细胞动员剂进行骨髓动员，可增加外周血EPC的数量，以达到自体干细胞移植治疗缺血性疾病的目的，此即“干细胞自我移植”[2]。这种新的治疗方法有可能成为今后治疗缺血性疾病，尤其是流出道不良肢体的一个新手段。
　　外周血EPC能自行迁移到缺血部位，并在缺血环境中横向分化为血管内皮细胞等，参与血管新生和促进组织功能恢复，此为“归巢”定向运动。组织缺血、损伤时，机体常伴随发热、白细胞数上升等现象，虽然此时外周血EPC的量会增加但增加幅度有限且时间短[3]。因此，应用骨髓干细胞动员剂促进骨髓内的干细胞复制并将一定量的干细胞“驱赶”到外周血，增加外周血EPC数量，即增加了干细胞“归巢”到缺血组织的数量，血管新生也就加快了速度和增加了幅度。FUJISAKI等[4]研究已证实，骨髓动员剂可以显著刺激骨髓造血，提高外周血干细胞数量。但对于实验个体的一些因素如性别、年龄、体质量等是否能够影响骨髓动员、缺血肢体血管新生及缺血肢体血流灌注，还没有深入的研究报道。本实验在借鉴FUJISAKI等对骨髓动员研究的基础上，探讨了rhGCSF对缺血肢体的血管新生作用，以及性别因素对其的影响。rhGCSF作为一种常用的骨髓动员剂对骨髓干细胞的动员作用有两个特点：注射rhGCSF后2～3 d外周血EPC升高，EPC升高是暂时的过程[5]。有研究结果证实，大鼠在皮下注射rhGCSF后2～3 d就能有效地动员外周血干细胞，5～6 d达高峰，10 d左右恢复正常[6]。因此，本研究将动员时间定为5 d。考虑到动物与人的种系及耐受性不同，且大鼠体质量较小，将rhGCSF剂量定为10 μg·kg-1·d-1皮下注射。
　　本实验于实验组大鼠rhGCSF应用前和应用后第5天，检查白细胞计数，发现雄性大鼠动员后采集的白细胞数高于雌性大鼠，但两者并无统计学差异。说明性别差异对骨髓动员没有明显影响。4周后，内收肌血管密度及VEGF阳性表达的血管数，实验组均高于对照组，但不同性别大鼠的内收肌血管密度及VEGF阳性表达的血管数无明显差异，所以性别差异对骨髓动员后的血管新生及肢体血液灌注的改善无明显的影响。
　　由于使用骨髓干细胞动员剂后使外周血白细胞数量迅猛升高，会产生“类白血病反应”，白细胞数量达到一定数量则有可能发生“白细胞淤滞”而引起脑梗死、心肌梗死等并发症。本实验中虽未出现实验组大鼠因脑梗死和心肌梗死而死亡，但若应用于临床试验必须在骨髓干细胞动员过程中预防“白细胞淤滞”引起的并发症。
　　综上所述，大鼠皮下注射rhGCSF可以显著提高外周血白细胞的数量，并可促进缺血后肢血管新生，从而增加缺血下肢血液灌注，改善肢体缺血状态，但性别对rhGCSF所促进的骨髓动员和血管新生并无明显影响。
【参考文献】
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