PGC-lα与SDF-1/CXCR4轴调控骨髓间充质干细胞促心肌梗死中血管新生的机制研究

The potential of bone marrow mesenchymal stem cells (MSC) to enhance neoangiogenesis provides a novel therapeutic strategy for myocardial infarction. However, the pathological state of blood vessels in the peri-infarct area affects local blood supply, which may consequently reduce the efficacy of MSC transplantation therapy. Therefore, identification of the key factors which promote angiogenesis is of great significance in MSC therapy. Our previous studies and literatures confirm that the stromal-derived factor-1 (SDF-1) and its receptor CXC chemokine receptor type 4 (CXCR4) are the major factors in mediating angiogenesis, and that the peroxisome-proliferator-activated receptor γ-coactivator-lα (PGC-lα) is an important transcriptional regulator of angiogenesis. However, the mechanisms that underlie the regulative effects of endothelial cell PGC-lα on the SDF-1/CXCR4 axis remain elusive. In this project, we proposed to investigate the interaction between LacZ positive PGC-1α knockout endothelial cell and GFP tagged CXCR4 positive MSC, and the effects of its downstream PI3K signaling pathway. In this way, we will elucidate the role of endothelial cell PGC-1α in the MSC mediated angiogenesis. This project will provide a new stem cell-based therapeutic avenue for myocardial infarction.

骨髓间充质干细胞（MSC）促血管新生是治疗心肌梗死的新策略，但梗死区周边血管内皮细胞的病理状态严重影响MSC的疗效，找到缺血缺氧微环境调控MSC增殖及分化的关键因子是提高MSC移植效果的重要策略。前期实验及文献证实，基质衍生因子-1（SDF-1）及其受体CXCR4是调节血管新生的中枢性环节，而PGC-lα影响内皮细胞的抗氧化、增殖、迁移，是调节血管新生的重要转录调节因子。但是，心梗中内皮细胞PGC-lα的改变是否作用于SDF-1/CXCR4轴，影响MSC的增殖及内皮分化,目前仍不清楚。 本研究拟通过基因谱系示踪技术,观察β-半乳糖苷酶基因z(LacZ) 阳性PGC-lα敲除的内皮细胞与绿色荧光蛋白(GFP)标记的CXCR4阳性MSC之间的相互作用及下游PI3K信号通路的改变，探讨缺血、缺氧环境中内皮细胞PGC-lα活性的改变对MSC促血管新生的作用及其机制，为心梗的干细胞治疗提供新思路。

骨髓间充质干细胞（MSC）促血管新生是治疗心肌梗死的新策略，但梗死区周边血管内皮细胞的病理状态严重影响 MSC 的疗效，找到缺血缺氧微环境调控 MSC 增殖及分化的关键因子是提高 MSC 移植效果的重要策略。前期实验及文献证实，基质衍生因子-1（SDF-1）及其受体 CXCR4 是调节血管新生的中枢性环节，而 PGC-lα影响内皮细胞的抗氧化、增殖、迁移，是调节血管新生的重要转录调节因子。但是，心梗中内皮细胞 PGC-lα的改变是否作用于SDF-1/CXCR4 轴，影响 MSC 的增殖及内皮分化,目前仍不清楚。本研究通过基因谱系示踪技术,观察β-半乳糖苷酶基因 z(LacZ) 阳性 PGC-lα敲除的内皮细胞与绿色荧光蛋白(GFP)标记的 CXCR4 阳性 MSC 之间的相互作用及下游 PI3K 信号通路的改变，探讨缺血、缺氧环境中内皮细胞 PGC-lα活性的改变对 MSC 促血管新生的作用及其机制，为心梗的干细胞治疗提供新思路。实验中，我们通过构建 PGC-lα-Cre/Rosa26R-LacZ 杂合小鼠的心肌梗死模型，收集正常组及心梗组标本，通过梗死面积计算及 TUNEL 细胞凋亡检测等评估心梗血管新生，通过RT-PCR 和 Western-blot 检测 PGC-lα、SDF-1 的表达改变,发现两者的有较强的相关性。在缺氧环境下培养将PGC-lα敲除的内皮细胞与正常内皮细胞比较，观察内皮细胞 SDF-1 分泌的改变,确定内皮细胞 PGC-lα的活性改变对 SDF-1/CXCR4 轴的影响。构建内皮细胞与 MSC 共培养细胞模型，确定内皮细胞 PGC-lα的活性对 MSC 的增殖、分化的影响。在心梗动物模型基础上，移植 MSC 后不同时间 PGC-lα缺失小鼠及正常小鼠缺血体积的变化，并进行功能学评分；用TUNEL 检测动物心肌梗死模型中内皮细胞凋亡的检测。最后结论可见心梗中内皮细胞 PGC-lα的改变作用于SDF-1/CXCR4 轴，影响 MSC 的增殖及内皮分化。