雌性小鼠骨髓移植給雄性小鼠后內源性骨髓細胞殘存狀態的研究*

張 玲, 王夢雨, 黃 薇, 劉國慶

(北京大學醫學部心血管研究所，北京 100191)

冠心病(coronary heart disease, CHD)是嚴重危脅人類生命和健康的重要疾病。流行病學研究顯示男性較女性的冠心病發病率高，發生時間早。女性在絕經前發病率較低,絕經后迅速增加,幾乎達到絕經前的4倍[1]。隨著對冠心病的不斷研究,人們發現隨著年齡增長女性患者的數量逐年增加,尤其女性絕經后其患病率及病死率與同年齡的男性患者接近一致[2]。而有實驗研究也表明，在動脈硬化、高血壓、腦出血等心腦血管系統疾病等動物模型中，雄性較雌性的發生率更高[3]。但由于雄性動物較雌性對輻射更為敏感，對照射劑量的耐受比較差[2]，所以一直以來骨髓移植的方法中大多用雄性作為供體雌性作為受體，以雌性受體外周血中是否檢測到Y染色體來作為骨髓移植是否成功的判斷標準[4]。然而，雌性作為受體不僅要受到性周期的影響，而且內源性巨噬細胞的殘存情況不清楚[5]，無法顯示自身殘存的巨噬細胞與外源性轉入的巨噬細胞的比例，從而無法準確判斷機體相應指標變化是否源于被轉入的外源性巨噬細胞[6]。將雌性小鼠骨髓成功轉移到雄性小鼠體內可以有效解決上述難題，可以準確地反映對巨噬細胞來源的生物活性物質對機體脂代謝的影響，并將其量化。這對心血管系統疾病在易感和高發人群中的研究奠定了良好的基礎，提供了新的研究平臺。

材 料 和 方 法

1 動物

C57BL/6小鼠，6～8周齡的SPF級雄性及雌性小鼠作為骨髓移植受體。同種系同年齡不同性別的小鼠作為骨髓移植供體，以上動物均由北京大學醫學部動物實驗中心提供。

2 方法

2.1分組及骨髓移植 (1)實驗分組：根據照射強度分為900rad 、 950 rad及1 000 rad 3組，每個照射強度均分為實驗組(放射性照射后進行骨髓移植組)和對照組(僅放射性照射不進行骨髓移植)，其中實驗組又分為雄性小鼠轉雌性小鼠組及雌性小鼠轉雄性小鼠組。(2)實驗準備：移植實驗前7 d至移植實驗后7 d，受體小鼠均飲用加有新霉素(100 mg/L)和多黏菌素B(10 mg/L)的滅菌蒸餾水(pH 5.2)[7-8]。斷頸處死供體小鼠，無菌條件下采集供體小鼠股骨及小腿骨。將股骨兩端軟骨剪去，露出紅色的骨髓腔。用1 mL無菌注射器吸取含2%小牛血清及肝素的RPMI-1640液，輕輕插入骨髓腔，反復沖出骨髓腔內的骨髓，用ACK緩沖液溶解紅細胞，用含2%胎牛血清的RPMⅠ-1640洗滌2次,計數并用不含血清的RPMI-1640調整細胞濃度為3×1010/L備用[9]。將雄性或雌性受體小鼠采用[137Cs]全身照射，[137Cs]放射源(Gama Cell 1000)由北京大學醫學部免疫學系提供。照射后6 h將同性別小鼠分為2組，骨髓移植實驗組經C57BL/6小鼠尾靜脈每只注射1×107供體小鼠骨髓細胞，對照組不給予骨髓移植(n=9)。骨髓移植實驗組根據骨髓移植后14 d 的存活率及體內 Y 染色體基因水平的下降評估骨髓移植實驗的成功率，根據外周血白細胞數量變化評估骨髓移植的骨髓重建情況，根據受體小鼠雄性Y染色體的殘余量作為移植質控指標。對照組14 d 內全部死亡說明骨髓移植照射成功[10]。

2.2外周血白細胞數量測定 從骨髓移植實驗第7天起，每天眼眶取血10 μL，進行實驗組及正常陽性對照組小鼠外周血鏡下白細胞計數[10]。

2.3Y染色體含量檢測 取小鼠血漿，按照血液DNA提取試劑盒說明操作提取血液中的基因組DNA，測DNA濃度后，-20 ℃保存備用。利用實時定量PCR檢測Y染色體含量，小鼠Y染色體基因序列設計，上游引物5′- TCGGAGGGCTAAAGTGTC-3′，下游引物5′-CCAGTCTTGCCTGTATGTGAT-3′。在0.5 mL的EP管中加入雙蒸水、引物、25 mmol/L MgCl2、2 mmol/L dNTP、10×buffer、DNA和Taq酶/SYBR，總體積為20 μL[11-12]。PCR條件：94 ℃ 5 min,94 ℃ 40 min，56 ℃ 45 min，72 ℃ 1 min，32個循環。血液DNA提取試劑盒由安徽優晶生物工程有限公司提供，Taq酶和dNTP以及marker購自GeneStar，SYBR購自Transgene。

3 統計學處理

數據以均數±標準差(mean±SD)表示，采用SPSS 13.0軟件分析，死亡率兩組間比較采用2檢驗，其它用單因素方差分析，以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 骨髓移植后受體小鼠存活率

圖1顯示，1 000 rad照射后未進行骨髓移植的對照組14 d內全部死亡，表明照射劑量達到致死量，符合實驗要求。經骨髓移植后雄性轉雌性組30 d存活率為100%，雌性轉雄性組30 d存活率僅為48%，明顯低于雄性轉雌性組，說明1 000 rad照射劑量僅適用于雄轉雌的骨髓移植實驗，并不適用于雌轉雄的骨髓移植實驗。

Figure 1. Survival rates of recipient mice treated with 1 000 rad irradiation and bone marrow transplantation (BMT) from male to female mice or from female to male mice. n=9.

圖2顯示，雌性小鼠做供體骨髓移植到雄性小鼠體內，在不同劑量照射下存活情況有所不同。950 rad和900 rad照射劑量后生存率都優于1 000 rad照射劑量，其中900 rad劑量組骨髓移植后存活率最提高可達到100%，為最佳雌轉雄照射劑量，與圖1顯示的在1 000 rad劑量下雄性骨髓移植給雌性的生存率相當。

Figure 2. Survival rates of recipient mice treated with different doses of radiation and bone marrow transplantation (BMT) from female mice to male mice or from female to male mice. n=9.

2 骨髓移植后受體雄性小鼠Y染色體基因水平檢測

骨髓移植后，隨時間進展，Y染色體基因表達逐漸減少，說明受體雄性小鼠的骨髓逐漸被破壞，根據不同照射劑量其骨髓細胞被替代的程度和時間都不盡相同。在950 rad照射劑量下雌性骨髓移植給雄性小鼠后，雄性小鼠血液中的Y染色體含量逐漸下降，至4周時完全被替代，見圖3A。900 rad劑量照射下雌性骨髓移植給雄性小鼠后，雄性小鼠血液中的Y染色體含量逐漸下降，至5周時完全被替代，見圖4A。實時定量PCR結果顯示不同劑量照射下骨髓移植后受體小鼠骨髓被替代的具體百分比表明，950 rad劑量照射下受體原有骨髓細胞2周內下降到25%，4周內被供體骨髓完全替代，見圖3B。900 rad照射劑量下受體原有骨髓細胞2周內下降到60%，4周時尚有12.5%的殘留，5周時可被供體骨髓完全替代，見圖4B。900 rad條件下受體小鼠骨髓被完全替代的時間比950 rad劑量照射的結果延遲1周。

Figure 3. Y gene level of mice at different time points detected by PCR (A) and real-time PCR (B) after treatment with 950 rad irradiation and bone marrow transplantation. M: marker; P: positive control; N: negative control. Mean±SD. n=9. **P<0.01 vs positive control.

3 雌性骨髓移植后雄性小鼠外周血白細胞計數的變化

與正常對照組小鼠比,移植后1周，骨髓移植組外周血白細胞數明顯下降，僅6.0×107/L，第10天開始增加，第13天恢復到正常水平的80%，2周后穩定在正常小鼠水平(5.0×109/L)，表明骨髓移植后2周雄性小鼠骨髓造血系統和免疫系統恢復正常,見圖5。

Figure 4. Y gene level of mice at different time points detected by PCR (A) and real-time PCR (B) after treatment with 900 rad irradiation and bone marrow transplantation. M: marker; P：positive control; N: negative control.Mean±SD.n=9. *P<0.05,**P<0.01 vs positive control.

Figure 5. The peripheral blood leukocyte count at different time points after bone marrow transplantation (BMT) from female to male mice. Mean±SD. n=9.

討 論

按照本文所述實驗條件，在[137Cs]照射劑量為900 rad時，能成功地將雌性小鼠骨髓轉至雄性小鼠體內，受體骨髓能完全被外源性骨髓代替，同時受體存活率為100%[13]。因此，900 rad劑量照射后，既可以保證受體小鼠的生存率又可以在一定時間內有效地將原有內源性基因完全替代達到實驗效果，可以作為雌轉雄骨髓移植的最佳條件。不同劑量照射下經骨髓移植的小鼠體內內源性基因在2～3周時明顯被外源性基因所代替，4～5周時被完全替代并發揮造血功能。因此用950 rad劑量照射后進行的骨髓移植實驗其相關功能指標的測定應在第5周開始，而用900 rad劑量照射后則在骨髓移植后第4周尚有較多的殘留，相關指標的測定需要推遲到第6～8周再進行檢測[14-15]。這就為我們進行不同周期的實驗提供了可靠的數據。實驗結果提示骨髓移植后需要高脂飲食8周采集數據的實驗適用于900 rad照射劑量，而需要采集骨髓移植后4周數據的實驗則適用于950 rad照射劑量，不能用存活率高的900 rad照射劑量，否則會由于原受體骨髓細胞的殘留而影響數據的準確性和對結果的分析[16-17]。

骨髓移植后，小鼠迅速恢復了造血功能，10 d后外周血白細胞計數開始逐步增加，13 d后外周血白細胞計數基本恢復正常。相應免疫指標的測定可根據此數據在合適的時點進行。

綜上所述，本研究創建了小鼠雌轉雄骨髓移植的實驗方法，可在不受雌性激素水平的影響下研究從巨噬細胞來源的目的基因在心血管疾病中的作用，并為此類研究提供了一個很好的動物模型。為研究巨噬細胞特異性基因對心血管疾病的影響奠定了實驗基礎。

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