基于外泌体STAT3蛋白转运探讨干细胞在对梗死心脏修复及心电生理的影响

摘要

目的 探讨骨髓间充质干细胞（bone marrow derived mesenchymal stem cell,BMSCs）来源外泌体（exosome,Exo）通过传递信号转导和转录激活因子3（signal transduction and transcriptional activator 3,STAT3）蛋白在心肌梗死（myocardial infarction,MI）中的作用。方法 建立左冠状动脉前降支结扎的MI大鼠模型，随机分为Sham组、MI组及BMSCs-Exo组；另设Exo-pcDNA、Exo-pcDNA-STAT3、Exo-si-NC、Exo-si-STAT3组，研究上调或抑制Exo中STAT3表达对心功能的影响。于术后2周和4周检测大鼠心电图（electrocardiogram,ECG）、血流动力学参数，包括左心室收缩压（left ventricular systolic pressure, LVSP）、左心室舒张末期压力（left ventricular end-diastolic pressure, LVEDP）以及左心室最大上升速度（maximum rate of pressure rise in left ventricle,+dp/dtmax）和左心室最大下降速度（maximum rate of pressure decline in left ventricle，-dp/dtmax）。采用免疫蛋白印迹法免疫印迹（western blot,WB）检测心肌组织中相关蛋白表达水平，包括磷酸化信号转导与转录激活因子3（phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3,p-STAT3）、B细胞淋巴瘤-2蛋白（b-cell lymphoma-2,Bcl-2）、Bcl-2相关X蛋白（bcl-2-associated X protein,Bax）以及切割型半胱天冬酶-3（cleaved caspase-3）。结果 与MI组相比，BMSCs-Exo组ST段、QRS波和QT间期显著恢复（F=23.462,P<0.001），心律失常发生率降低（χ²=7.248,P=0.009）；同时LVEDP降低、LVSP及±dp/dtmax改善（F=19.601,P<0.001）。在转染组中，与Exo-pcDNA组相比，Exo-pcDNA-STAT3组S波振幅升高（P<0.05），心律失常发生率下降至37.5%；与Exo-si-NC组相比，Exo-si-STAT3组QT间期延长、T波加宽、S波振幅下降（F=30.592,P<0.001），心律失常率升至87.5%。心功能检测显示，Exo-pcDNA-STAT3组LVEDP降低（F=14.937,P<0.001），而Exo-si-STAT3组ASBP、LVSP和+dp/dtmax升高（F=16.213,P<0.001），提示心负荷增加。WB结果显示，Exo-pcDNA-STAT3组p-STAT3与Bcl-2蛋白表达上调，而Bax及Cleaved-caspase-3下调（F=331.518、901.008、545.635和516.670,P<0.001）；相反，Exo-si-STAT3组呈相反趋势。结论 BMSCs-Exo可通过传递STAT3改善MI大鼠心功能、降低心律失常并减轻心肌细胞凋亡。上调STAT3可增强外泌体的心脏保护作用，抑制STAT3则削弱该效应。

关键词

骨髓间充质干细胞 / 外泌体 / 传递信号转导和转录激活因子3 / 心肌梗死 / 心电生理