间充质干细胞减轻心脏缺血再灌注损伤的一种旁分泌机制研究

The mesenchymla stem cells （MSCs）exert beneficial effects in the cardiac ischemia reperfusion majorly through the paracrine secretions. Our preliminary data showed that MSCs conditioned medium enriched of miR-22; Overexpression of miR-22 in the cardiomyocytes inhibited the ischemia-reperfusion induced apoptosis and increase the eNOS (endothelial nitric oxide synthase) mRNA expression. But the regulation mechanisms through which miR-22 actived the eNOS signaling pathway is unclear. Bioinformatical analysis predicts that caveolin3 (inhibitor of eNOS)is the target of miR-22. We hypothesize that MSCs can secret the miR-22 to silence the caveolin3 in the cardiomyocytes which cause the activation of eNOS pathway. The uncoupling and translocation of eNOS increase the NO production to play the cardioprotection effects. This project will study the effects of miR-22 on the cardiomyocytes apoptosis and fibrosis using anti-miR-22 and mimic in vitro and in vivo. Then we will investigate the effect of miR-22 on the translocation and phosphorylation of NOS3 in the caveolin3 silenced cardiomyocyts. It will demonstrate a new signaling pathway that miR-22 silences Caveolin3 expression which cause the uncoupling and activation of NOS3. This study will investigate a new paracrine pathway through which MSCs protect the heart from the ischemia reperfusion injury. It may provide a new molecular target for MSCs based therapy in the heart ischemic disease.

间充质干细胞（MSCs）通过多种方式减轻心肌缺血再灌注损伤，其中旁分泌作用非常重要。我们前期研究发现MSCs上清中富含microRNA-22；在心肌细胞中过表达miR-22可显著抑制缺氧复氧诱导的细胞凋亡并上调上皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达。生物信息学分析发现Caveolin3(eNOS的上游抑制物)是miR-22的靶基因。我们提出假说：MSCs通过旁分泌miR-22靶向性抑制Caveolin3进而激活eNOS信号通路，从而减轻心肌氧化应激反应。本课题拟利用miR-22化学模拟物和抑制物，在细胞和活体水平观察心肌细胞凋亡、纤维化等指标，验证miR-22是MSCs减轻心肌损伤的重要旁分泌因子。在Caveolin3基因沉默和过表达心肌细胞上，观察miR-22诱导的eNOS表达和生物学活性变化，阐明miR-22激活eNOS信号通路的分子机制，为MSCs治疗心肌缺血性疾病提供新靶点。

间充质干细胞（MSCs）通过多种方式减轻心肌缺血再灌注损伤，其中旁分泌的多种细胞因子、microRNAs等的作用非常重要。我们研究发现MSCs上清中富含microRNA-22；利用miR-22化学合成模拟物处理缺氧复氧处理的乳鼠心肌细胞可显著降低细胞的凋亡；反之利用miR-22抑制物处理增加心肌细胞的凋亡率。此结果证明MSC上清中富含的miR-22对于心肌细胞的凋亡其保护作用。另外，利用miR-22模拟物同时上调上皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达。生物信息学分析发现Caveolin3(eNOS的上游抑制物)是miR-22的靶基因。 利用miR-22模拟物可显著降低Caveolin3的表达量， 同时共聚焦荧光显微镜发现miR-22也导致了Caveolin3由细胞膜向细胞浆的转位。另外我们利用去细胞化处理的脐动脉组织构建组织补片，构建了间充质干细胞心脏补片，证实可显著改善大鼠心肌梗死后的心脏功能。结论：根据以上结果，我们证明MSCs通过旁分泌miR-22靶向性抑制Caveolin3进而激活eNOS信号通路，从而减轻心肌氧化应激反应。本课题利用miR-22化学模拟物和抑制物，在细胞和活体水平观察心肌细胞凋亡、蛋白定位等指标，验证miR-22是MSCs减轻心肌损伤的重要旁分泌因子。并进一步证实miR-22是通过调节Caveolin3的表达量和转位从而激活eNOS信号通路，达到降低缺氧复氧导致的心肌细胞凋亡。本研究证明miR-22调控心肌细胞凋亡的分子机制，可能为MSCs治疗心肌缺血性疾病提供新靶点。同时为证明间充质干细胞移植的安全性和制备活体实验模型，我们也进行了构建干细胞心脏补片的工作，可能为改善干细胞治疗心肌梗死提供生物工程学支持。