温肺化纤汤对肺纤维化微环境中BMSCs定向分化功能调控机制的研究

Previous research showed that Wenfeihuaxian formula can effectively mobilized autologous bone marrow mesenchymal stem cells(BMSCs) of rats migrating to repair pulmonary fibrosis lesion after BMSCs planting in the lung. But the mechanism is still unclear. Recent research suggested that secretion of various cytokines increased significantly in pulmonary fibrosis microenvironment. It affected the differentiation ability of BMSCs. Therefore, we propose "Wenfeihuaxian formula may regulate differentiation ability of BMSCs by regulating the concentration of cytokines in pulmonary fibrosis microenvironment" hypothesis. To confirm this hypothesis, This research plan to observe the change of cytokines and their impact on differentiation ability of BMSCs in pulmonary fibrosis microenvironment using rat cytokine antibody array, rat genome 230 2.0 array and flow cytometry et al. The influence of Wenfeihuaxian formula is also be observed. It will provide objective experimental clinical evidence for Wenfeihuaxian formula.

我们前期研究证实温肺化纤汤能够有效动员骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）向肺纤维化病变部位迁移，减轻肺纤维化程度，但其确切机制尚未阐明。目前研究认为，肺纤维化微环境下，各种细胞因子大量分泌，细胞外基质调节失衡，BMSCs定向分化能力受到严重影响。据此，我们提出“温肺化纤汤可能通过调节肺纤维化微环境中细胞因子的浓度来调控BMSCs的定向分化”的假说。为证实该假说，本研究运用大鼠细胞因子抗体芯片、基因表达谱芯片及流式细胞等技术，观察肺纤维化微环境中细胞因子的变化，及其对BMSCs定向分化功能和基因表达谱的影响；观察温肺化纤汤对肺纤维化微环境中细胞因子的影响，及其对BMSCs定向分化功能和基因表达谱的影响。本项目可揭示温肺化纤汤对肺纤维化微环境中BMSCs定向分化功能的调节机制，为温肺化纤汤临床应用提供客观实验依据。

课题组前期研究证实温肺化纤汤能够有效动员骨髓间充质干细胞（BMSCs）向肺纤维化病变部位迁移，减轻肺纤维化程度，但其确切机制尚未阐明。目前研究认为，肺纤维化微环境下，各种细胞因子大量分泌，细胞外基质调节失衡，BMSCs定向分化能力受到严重影响。据此，我们提出“温肺化纤汤可能通过调节肺纤维化微环境中细胞因子的浓度来调控BMSCs的定向分化”的假说。为证实该假说，本研究运用大鼠细胞因子抗体芯片、基因表达谱芯片及流式细胞等技术，观察肺纤维化微环境中细胞因子的变化，及其对BMSCs定向分化功能和基因表达谱的影响；观察温肺化纤汤对肺纤维化微环境中细胞因子的影响，及其对BMSCs定向分化功能和基因表达谱的影响。结果显示与正常对照组大鼠比较，有CD40等10种细胞因子在两组间存在显著差异。肺纤维化大鼠的支气管灌洗液可以诱导BMSCs定向分化为Ⅱ型肺泡细胞，而温肺化纤汤含药血清可以显著提升转化率，这与激活BMSCs的MAPK信号转导通路的相关基因有关，总共有24个基因表达有显著变化，其中明显上调的基因10个，明显下调的基因14个。采用温肺化纤汤含药血清干预48h后，和支气管灌洗液组比较，基因芯片结果显示Pdgfb、Fgf16和Pdgfra等3个上调基因和Arf2、Braf、Chuk和Rasa1等4个下调基因有显著变化。课题组成功建立GFP-BMSCs嵌合大鼠肺纤维化，采用温肺化纤汤连续干预28天，HE和Masson染色均显示温肺化纤汤能够显著减轻博来霉素造成的肺纤维化损伤。这些结果充分说明温肺化纤汤可以通过调节肺纤维化微环境中细胞因子的含量从而调控BMSCs定向分化能力，其机制主要和激活BMSCs的MAPK信号转导通路的相关基因有关。本研究的完成能够验证“温肺化纤汤可能通过调节肺间质纤维化微环境中细胞因子的浓度来调控BMSCs的定向分化”的假说。我们进一步体外模拟肺纤维化的低氧环境，结果显示温肺化纤汤可以激活过氧化氢诱导的大鼠肺间充质干细胞的Akt蛋白磷酸化，促进Nrf2质蛋白和核蛋白表达，提高下游二相解毒酶HO-1的表达，从而平衡细胞内氧化/抗氧化系统，而具有抗氧化损伤作用。还对卫矛的化学成分进行了系统分离纯化，对其主要成分的质谱裂解途径进行了研究，成功建立卫矛的质量控制标准，为后期研究奠定基础。