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目的:明确人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUMSCs)移植对原发性卵巢功能不全(primary ovarian insufficiency,POI)大鼠卵巢组织纤维化和卵泡发育障碍的影响,并阐明探索转化生长因子-β1(TGF-β1)信号转导通路在其中的作用机制。方法:体内实验设置4个组,分别为对照组(Control)、模型组(POI)、治疗组(POI+hUMSCs)、治疗对照组(POI+PBS),且每组Wistar雌性大鼠30只。采用腹腔注射化疗药物顺铂(cisplatin,CDDP)建立POI大鼠模型,模型建立成功后,随机选择30只进行尾静脉注射hUMSCs治疗,30只进行尾静脉注射PBS形成治疗对照组。一周后,每组用14只大鼠进行生育能力检测,其余大鼠全部进行血清和卵巢组织的取材处理。采用苏木精-伊红(Hematoxylin and eosin,HE)染色检测卵巢的基本形态结构及各发育阶段的卵泡数目变化;收集各组大鼠的新鲜血清用酶联免疫吸附法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)测雌激素(estradiol,E2)、卵泡刺激素(follicle stimulation hormone,FSH)及黄体生成素(luteinizing hormone,LH)的水平;马松染色(Masson staining)和天狼猩红染色(Sirus red staining)检测卵巢组织纤维化情况;Western blot检测卵巢组织中的胶原纤维含量及TGF-β1信号通路蛋白水平的表达变化;免疫组化检测基质细胞TGF-β1蛋白的改变。体外实验中,首先从未成熟大鼠卵巢皮质中分离出卵巢基质细胞并进行相应鉴定。然后实验分为四组,包括空白对照组、CDDP损伤组、CDDP+hUMSCs上清治疗组、CDDP+TGF-β1抑制剂(SB431542)组。实验采用20μM浓度的CDDP及10μM浓度的SB431542处理基质细胞;采用采用免疫荧光检测卵巢基质细胞表达膜细胞标志物细胞色素P450 17A1(Cytochrome P450 17A1,Cyp17a1)和纤维化标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达多少;Western blot 和实时荧光定量 PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测各组基质细胞的分化方向及TGF-β1和Smade3信号蛋白的表达变化。结果:我们研究发现,给大鼠体内注射CDDP后与Control组相比,POI组大鼠卵巢HE染色显示卵巢体积减小,各级健康卵泡数量减少、闭锁卵泡数目增多(p<0.05);ELISA实验结果检测显示大鼠雌激素E2水平降低,卵泡刺激素FSH及黄体生成素LH水平升高(p<0.05);Masson及天狼猩红染色显示卵巢纤维化程度增加(p<0.05);Western blot结果显示卵巢组织α-SMA及胶原含量包括Ⅰ型胶原纤维(Collagen Type Ⅰ,Collagen Ⅰ)、Ⅲ型胶原纤维(Collagen Type Ⅲ,Collagen Ⅲ)蛋白表达增加(p<0.01),Cyp 17a1 蛋白表达减少(p<0.01);免疫组化结果显示TGF-β1信号蛋白在膜细胞层阳性表达增加(p<0.001);合笼时POI组大鼠的生育能力降低。hUMSCs移植后与治疗对照组相比大鼠卵巢功能得到明显改善。HE染色显示各级卵泡数量增加、闭锁卵泡数目减少(p<0.001);ELISA实验结果显示性激素水平得到改善;Masson及天狼猩红染色显示卵巢纤维化程度降低(p<0.001);Western blot结果显示卵巢组织纤维化标志物表达减少(p<0.01),膜细胞标志物表达增加(p<0.01);免疫组化结果显示TGF-β1在膜细胞层阳性表达减少(p<0.001),合笼时治疗组与治疗对照组相比大鼠生育能力得到明显改善,大鼠妊娠率及胚胎数目增多(p<0.01)。体外实验,基质细胞加入CDDP刺激后与Control组相比免疫荧光及Western blot结果显示肌成纤维细胞标志物α-SMA表达增多(p<0.05),膜细胞标志物Cyp17a1表达减少(p<0.001),基质细胞向肌成纤维细胞分化增多,Western blot结果CDDP损伤组TGF-β1和p-Smade3蛋白表达增加(p<0.001);hUMSCs上清与CDDP共培养后,与CDDP损伤组相比,免疫荧光及Western blot结果显示肌成纤维细胞标志物α-SMA表达减少(p<0.01),膜细胞标志物Cyp17a1表达增多(p<0.001),基质细胞向膜细胞分化增多,且Western blot结果显示TGF-β1和p-Smade3蛋白表达减少(p<0.05);CDDP+TGF-β1抑制剂(SB431542)组与CDDP损伤组相比,CDDP+SB431542组可以减少CDDP导致的基质细胞纤维化标志物α-SMA的表达,增加膜细胞标志物Cyp17a1的表达(p<0.05),促进基质细胞向膜细胞分化,进一步证实了 TGF-β1/Smad3信号通路参与CDDP诱导卵巢纤维化的过程。结论:1.hUMSCs移植可以修复POI大鼠卵巢损伤。2.hUMSCs通过抑制TGF-β1/Smad3信号通路,促进卵巢基质细胞向膜细胞分化,抑制其向肌成细胞分化,减少胶原纤维分泌减轻了 POI大鼠的卵巢纤维化。