Neuregulin-1/miR-200c信号通路在小鼠胚胎干细胞心肌分化及亚型选择中的作用

Embryonic stem cells-derived cardiomyocytes(ESC-CMs) include working-like and pacemaker-like phenotypes. It is necessory to control ESC-CMs subtype specification for infarct repair, as the pacemaker-like cardiomyocyte could form ectopic rhythm and increase the risk of malignant arrhythmias and post-transplant mortality. Neuregulin-1(NRG-1) is involved in the course of ESC-CMs subtype specification, which promotes the working-like cardiomyocyte differentiation. Whereas the underlying mechanisms are poorly understood. Our previous studies indicate that NRG-1 can regulate the expression of miR-200c and miR-200c may regulate the expression of NRG-1 in turn. We suppose that there is a feedback loop between NRG-1 and miR-200c, both of which control the subtype differentiation of ESC-CM. To test this hypothesis,we will perform the following experiments:① investigate the effects of NRG-1/miR-200c on the subtype differentiation of ESC-CM and whether or not there is a feedback regulation between NRG-1 and miR-200c in vitro.② transplant ESC-CMs treated with NRG-1/miR-200c into the rat model of myocardial infarction and observe post-transplant mortality, heart funcition, the electrophysiology stability,and so on. Our studies aim to find a more precise target of differentiation,and to provide a more effective and safer differentiation strategy for stem cell transplantation treating myocardial infarction.

胚胎干细胞源性心肌细胞(ESC-CM)包含工作样细胞和起搏样细胞，其用于心肌梗死后的移植，起搏样细胞会形成异位起搏点，增加不良心律失常的发生率及移植后的死亡率，因此需要对如何控制ESC-CM的亚型分化，增加工作样细胞比例进行深入的研究。神经调节蛋白(NRG)-1能够促进ESC-CM向工作样细胞分化，但作用机制不详，且尚未见其对移植后疗效影响的报道。我们前期研究结果提示NRG-1与miR-200c之间可能存在反馈环路，共同调控心肌细胞亚型分化。本研究拟通过细胞实验验证miR-200c对ESC-CM亚型分化的影响，NRG-1与miR-200c之间存在反馈环路且共同调控ESC-CM亚型分化；动物实验验证ESC-CM通过调控NRG-1/miR-200c信号，移植入心肌梗死大鼠模型后，能够降低移植后的死亡率，改善心功能及增加电生理稳定性。本研究旨在为心肌梗死后干细胞移植提供更有效和更安全的分化策略。

胚胎干细胞源性心肌细胞(embryonic stem cell-derived cardiomyocytes, ESC-CMs)包含工作样细胞和起搏样细胞。要将ECS-CM用于心肌梗死后的移植，因起搏样细胞的致心律失常效应，需要减少起搏样细胞的比例。因此有必要促进ESC向心肌细胞分化，提高分化效率，并且尽可能使其分化为工作样细胞并研究其机制。我们首先对优化分化条件提高ESC向心肌分化效率展开研究。我们发现：1）形成拟胚体（embryoid bodies，EBs）起始ESCs数量是影响心肌细胞和内皮细胞分化的一个重要因素，起始细胞数量多心肌细胞分化程度高，并且不同起始ESCs数量组的Wnt5a和Wnt11基因表达模式不一样，形成EBs起始ESCs数量对心肌分化影响由Wnt11-JNK通路介导调控；2）EBs贴壁培养密度是影响ESCs向心肌细胞分化的另外一个重要因素，EBs高密度培养相比于低密度培养能够获得更大程度的心肌分化，并且该现象可能是由p38信号通路所介导；3）EBs贴壁时间也是影响ESCs心肌分化的一个重要因素，在分化第4天或者之前贴壁可以显著抑制心肌分化，其机制可能是EBs贴壁激活Src激酶。其次，神经调节蛋白(neuregulin, NRG)-1可能通过调控miR-200c调控心肌细胞亚型分化，促进ESC-CMs向工作样细胞分化，我们对NRG-1/miR-200c信号对心肌细胞及亚型分化影响展开研究。我们发现：1）NRG-1/ErbB/ERK信号在ESC心肌细胞及亚型分化中发挥重要的作用，并且作用呈时间依耐性，ERK参与早期心脏分化，而不参与心肌细胞的亚型分化；2）将上调miR-200c的载体转染入ESCs能够促进心肌细胞分化，并且能够促进工作样细胞分化；3）NRG-1能够上调miR-200c表达，下调miR-200c表达能够抑制NRG-1对心肌细胞分化及工作样细胞分化的促进作用。这些实验结果提示通过调控NRG-1/miR-200c信号能够促进ESC向心肌细胞分化，并且能够促进心肌细胞向工作样细胞分化。通过调控NRG-1/miR-200c有可能为心肌梗死后干细胞移植提供更有效和更安全的分化策略，其效果有待于动物实验进一步验证。