缝隙连接蛋白43-钙瞬变对心脏干细胞向心肌细胞分化成熟的调控机制

成年心脏干细胞（ CSC）是治疗受损心脏最有前景的干细胞类型之一，但移植后的CSC向成熟心肌细胞的分化效率很低。研究证明CSC的分化依赖受体心肌细胞的钙瞬变信号，但具体机制不详。我们的预实验提示：缝隙连接是钙瞬变传递的通道，抑制缝隙连接可阻断CSC分化为成熟的心肌细胞，但不能阻断其早期分化。由于缝隙连接蛋白43（Cx43）的减少和去磷酸化可能是心肌梗死后缝隙连接破坏的原因，我们提出了"Cx43介导的钙瞬变信号是CSC向心肌细胞分化成熟的重要决定因素"的假设。本项目拟采用体外干细胞共培养体系和小鼠心肌梗死后CSC移植为研究模型，通过基因修饰改变移植微环境钙瞬变特性，改变CSC和移植微环境双方的Cx43特性，探讨Cx43介导的钙瞬变在CSC分化成熟中的作用机制。本项目旨在揭示CSC乃至其他干细胞类型向成熟心肌细胞分化的新机制，并有望用缺血耐受型Cx43突变体高表达促进CSC移植对心脏的修复。

一、项目完成情况：.1、证明缝隙连接介导的受体心肌细胞钙瞬变是心脏干细胞（CSC）分化为成熟心肌细胞的重要决定因素。建立了CSC与新生大鼠心肌细胞（NRVM）的共培养体系，明确了CSC在体外诱导条件下向心肌细胞分化的能力。证明CSC来源再生心肌细胞的钙瞬变特征与相邻NRVM的钙瞬变特征相似，而抑制细胞间缝隙连接可抑制CSC的分化成熟。..2、用缺血耐受型缝隙连接蛋白43（Cx43）突变体S3E进行基因治疗可改善心肌梗死后的心功能。从美国纽约大学医学院Fishman实验室引进Cx43-WT、Cx43-S3E和Cx43-S3A三种突变体质粒，并进行了腺相关病毒构建和包装。将携带缺血耐受型Cx43突变体基因的腺相关病毒（AAV9- Cx43-S3E）用于小鼠心肌梗死的治疗。证明AAV9- Cx43-S3E可提高心梗后的心功能，减小心梗面积，起到明显的治疗作用。..3、进一步证实成体间充质干细胞（包括CSC）移植发挥治疗功能的主要作用是旁分泌机制，而不是直接分化.。证实目前临床试验广泛使用的成体干细胞移植对心肌梗死的治疗作用机制主要是旁分泌介导的心肌保护，而不是直接分化介导的心肌再生。..4、发现干预脯氨酸羟化酶2（PHD2）可提高干细胞在移植微环境中的存活和旁分泌功能，从而增强干细胞移植对心肌梗死的治疗效果。沉默PHD2不仅促进干细胞在超氧应激移植微环境中的存活，而且增强ADSC的旁分泌功能，从而减少心肌梗死面积和提高心功能。PHD2调控干细胞存活是通过HIF-1a依赖的信号通路，调控干细胞旁分泌功能的机制则是PHD2/NF-kB/IGF-1信号通路。..5、系统地比较了CSC和诱导多能干细胞（iPSC）这两种细胞类型用于干移植治疗心肌梗死的现状和前景。..二、取得成果：. 发表中文论文1篇，发表SCI论著2篇，SCI综述1篇。