力学响应microRNA3180-5p调控组织工程膀胱细胞外基质重构的反馈环路研究

Engineering of functional bladder always attract scientists' attention in urological field. However,seeding cell in materials with static culture cannot form living tissue products having best structural and functional properties, and the key piont of this barrier is inducing cell growing into scaffold and remodeling extracellular matrix(ECM). Our preliminary results found that biological characteristics of bladder cell can be regulated by biomechanical stimulation through Integrin , and firstly demonstrated that miR 3180-5p as mechanoresponsive microRNA involved in this process. Meanwhile, ECM play important role in mechanotransduction.Therefore, if we utilize appropriately this biological process,cells and scaffold can be integrated better. But, the key point of ECM regulated by biomechanical stimulation is not clear, and we make the hypothesis that ECM remodeling regulated by the feedback circuit of mechanoresponsive miRNA3180-5p. This study will apply different kinds of biomechanical stimulation to bladder cells, observe the effect of biomechanical stimulation on ECM, and validate the role of mechanoresponsive miR 3180-5p in this process and its underly mechanism, which lay the ground for construction of functional tissue engineering bladder, and promote the understanding of the mechanism of some urological diseases such as bladder outlet obstruction.

构建功能化组织工程膀胱一直是业界研究的焦点，但目前细胞与材料的简单累加不能有机整合各组份而实现结构和功能的理想化，核心难点在于体外难于诱导细胞向支架内迁入和调控细胞外基质的沉积/重构。我们前期研究证实应力通过整合素等信号通路改善膀胱细胞生物学特性，并首次验证了miR3180-5p作为力学响应miR参与调控这一适应性过程。同时，细胞外基质在应力传导过程中起着重要的桥梁和调控作用。因此，利用好该过程，我们就可以完成细胞与材料的有机整合，从而化解难题。但应力调节细胞外基质的关键点仍不清楚，基于前期工作，我们提出力学响应miR3180-5p为核心调控细胞外基质重构反馈环路的假设。本研究拟运用程控应力加载系统，观察应力下细胞外基质重构的特点，明确力学响应miR3180-5p在该过程中的定位、作用及其具体机制，这对构建接近生理状态的组织工程膀胱具有重要意义，也将有助了解膀胱出口梗阻等泌尿疾病发病机理。

构建功能化组织工程膀胱一直是业界研究的焦点，但目前细胞与材料的简单累加不能有机整合各组分而实现结构和功能的理想化，核心难点在于体外难于诱导细胞向支架内迁入和调控细胞外基质的沉积/重构。我们前期研究证实应力通过整合素等信号通路改善膀胱细胞生物学特性。同时，细胞外基质在应力传导过程中起着重要的桥梁和调控作用。因此，利用好该过程，我们就可以完成细胞与材料的有机整合。本项目在前期研究工作的基础上初步探究膀胱梗阻后细胞外基质的重构机制，进一步明确应力状态下膀胱平滑肌细胞收缩的信号通路和炎症及自噬两个生物学效应在膀胱出口梗阻后膀胱重构过程的作用及机制。通过项目的实施，我们取得了如下成果：明确了应力条件下膀胱平滑肌细胞关键基因的表达。通过分子生物信息学方法构建了应力条件下膀胱平滑肌细胞的microRNA调控网络。构建并验证了膀胱梗阻动物模型。初步明确了膀胱梗阻后细胞外基质的重构，并进一步明确其机制。阐明了ADRB2和ADRB3通过PKA/EPAC-SMAD2信号通路调控应力状态下膀胱平滑肌细胞收缩；证实了ADRB2 通过EPAC-ERK1/2信号通路调控应力状态下膀胱平滑肌细胞增殖行为；明确在病理情况下ADRB2相比ADRB3扮演更重要的角色。进一步明确了炎症及自噬两个生物学效应在膀胱出口梗阻后膀胱重构过程的作用及机制。研究结果为体外合理构建功能化组织工程膀胱奠定了重要基础，并为泌尿系疾病如膀胱出口梗阻等疾病提供了全新的治疗靶点，具有重要价值。