脐血间充质干细胞Exosome在旁分泌调节心肌梗死微环境改善心肌重塑中的作用和机制

Myocardial microenvironment plays a crucial role in myocardial remodeling of myocardial infarction (MI). Our previous studies proved that cord blood MSCs can improve heart function by paracrine in heart failure mice. The latest idea is that the exosome is an important manifestation and the medium of the stem cells paracrine. However, it's uncertain whether the exosome can delay myocardial remodeling and be related to the cardiac microenvironment. Therefore, this study aims to explore the strategies: Hypoxic preconditioning MSCs exosome improve myocardial remodeling of MI by regulation of myocardial microenvironment. First, we will validate the myocardial microenvironment, especially the exosome miRNA and clarify its relationship with myocardial remodeling in MI patients. Second, the umbilical cord blood MSCs is studied, and the effects of hypoxia preconditioning on MSCs exosome are discussed; third, based on this, in vivo we will study the effect of hypoxic preconditioning MSCs exosome on cardiac function of MI mouse, the role of autophagy and angiogenesis are investigated in the cytological and molecular level; In vitro, we focus on the effect of exosome on the expression of Akt pathway in myocardial cells and endothelial cells, Our study provide new ideas for MSCs exosome regulation of myocardial microenvironment and improving myocardial remodeling, and find the stem cell therapy strategies for MI.

心肌微环境在心肌梗死（MI）心肌重塑中起关键作用，申请者前期研究提示脐血间充质干细胞（MSCs）主要通过旁分泌改善心衰小鼠心功能。最新观点认为外泌体是干细胞旁分泌的重要体现和介质，而MSCs外泌体能否改善MI心肌重塑，尤其是与心肌微环境的关系并不清楚。本研究提出通过缺氧预处理的MSCs外泌体调节心肌微环境改善MI心肌重塑的研究假设。首先临床验证MI患者心肌微环境，尤其是外泌体miRNA，与心肌重塑的关系；其次以脐血MSCs为研究对象，缺氧预处理为刺激条件，探讨其对MSCs外泌体的影响及优势；在此基础上拟用心肌梗死小鼠模型，体内探讨缺氧预处理MSCs外泌体对心功能的影响，分别在细胞学和分子学层面，探讨对心肌细胞自噬和血管新生的作用；体外重点检测MSCs外泌体对心肌细胞、内皮细胞Akt通路表达的影响，为MSCs外泌体调节MI微环境，改善心肌重塑提供新的理论依据，为干细胞临床转化提供治疗策略。

心肌微环境在心肌梗死（MI）心肌重塑中起关键作用，申请者前期研究提示脐血间充质干细胞（MSCs）主要通过旁分泌改善心衰小鼠心功能。最新观点认为外泌体是干细胞旁分泌的重要体现和介质，而MSCs外泌体（Exosome）能否改善MI心肌重塑，尤其是与心肌微环境的关系并不清楚。本研究提出通过缺氧预处理的MSCs外泌体调节心肌微环境改善MI心肌重塑的研究假设。本研究首先在临床水平发现，与正常及不稳定型心绞痛患者相比，MI患者微环境存在代谢变化，血清高敏C反应蛋白，NT-proBNP水平显著升高，与心脏结构功能存在相关性。在细胞水平，以MSCs为研究对象，对不同缺氧时间点（0,12,24,48h）的MSCs上清液进行蛋白芯片分析，发现上清液微环境中SDF1和PI3K/Akt信号通路在不同缺氧预处理时间存在明显差异表达，缺氧预处理的Exosome能够减少缺氧缺血诱导的心肌细胞凋亡，促进增殖。在体动物实验，以心肌梗死小鼠为模型，观察SDF1预处理的MSCs Exosome对心脏重塑的影响，发现SDF1-MSCs-Exosome能够保护心肌梗死小鼠心功能，减轻心脏损伤。进一步分子机制研究发现，过表达SDF1的Exosome能够激活PI3K/Akt信号通路，抑制心肌细胞自噬和凋亡，促进内皮细胞微血管形成。综上所述，本研究表明，SDF1-MSCs–Exosome能够抑制心肌细胞的自噬和凋亡，促进内皮细胞微血管形成，最终达到保护心肌梗死小鼠心功能的作用。这为MSCs Exosome改善心肌重塑提供新的理论依据，为干细胞临床转化提供治疗策略。