Lin28通过调节人胎盘间充质干细胞糖代谢水平对肝移植供肝缺血再灌注损伤保护的机制研究

With the increasing in the number of organ donor from citizen death, ischemia and reperfusion injury of donor organ is a key factor related to the success of short-term and the long-term survival of the graft.Protecting donor organs with stem cells is the new research direction.At present, it has been found that Lin28 can regulate the level of glucose metabolism in stem cells, the specific mechanism is not fully elucidated.Our previous studies have found that low-immunogenic human placental mesenchymal stem cells (PMSCs) can protect lower limbs and liver from the IRI by inhibiting localized inflammation, anti-apoptotic, immunoregulatory, and increasing angiogenesis to improve microcirculation. However, the low efficiency and the low survival rate of PMSC in the environment of ischemic injury may affect its clinical application. In this study, we overexpressed Lin28 protein by regulating the level of PMSC glucose metabolism to enhance the efficiency of PMSC’s transformation into hepatocytes and the function of hepatocytes in ischemic. Further more, to investigate the effect of Lin28-modified PMSC on the changes of glucose metabolism, the changes of mitochondrial structure and the mechanism of Thr-SAM pathway in the treatment of liver injury. And, to validate the effect and mechanism of Lin28-modified PMSC proptect the liver from IRI via anti-inflammatory, anti-apoptotic, hepatocyte differentiation and immunoregulation in animal model.

随着公民逝世后器官捐献成为器官移植的主要器官来源，供体器官损伤成为影响移植物近期和远期存活率的重要因素。运用干细胞保护供体器官是目前新的研究方向，有研究发现Lin28参与调控干细胞糖代谢水平，机制未明。我们前期研究发现，低免疫原性的人胎盘间充质干细胞(PMSC)能通过抑制局部炎症释放、抗凋亡、免疫调节和促进血管生成对缺血下肢和肝脏起到保护作用，但是PMSC诱导分化效率低和在缺血损伤内环境中的生存率低影响其临床应用。本项目通过构建Lin28过表达载体以调节PMSC糖代谢水平，从而提高PMSC向类肝细胞分化效率和提高类肝细胞活性；探讨Lin28修饰的PMSC在糖代谢水平的变化规律、线粒体结构功能变化及对Thr-SAM信号通路的影响机制；在肝脏缺血再灌注损伤动物模型中验证Lin28修饰的PMSC在抗炎、抗凋亡和免疫调节等方面的保护效果，为PMSC在肝脏损伤保护中应用提供可靠的细胞来源和理论基础。

背景：间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)被广泛用于治疗和预防肝脏缺血再灌注损伤(liver ischemia - reperfusion injury, LIRI)，这是肝脏手术后常见的损伤。Lin28是一种rna结合蛋白，对早期胚胎发育、干细胞分化/重编程、肿瘤发生和代谢至关重要。Lin28/Let-7通路调控哺乳动物的葡萄糖代谢，特别是在低氧条件下。然而，目前还不清楚Lin28是否能在缺氧时增强人胎盘间充质干细胞(pscs)的代谢，从而提高对LIRI的保护作用。在本研究中，我们旨在回答这个问题。.方法：首先，采用western blot检测缺氧条件下PMSCs中Lin28的表达。随后，一个Lin28过表达构建被引入到PMSCs中。然后分别用葡萄糖代谢试剂盒、western blot和实时荧光定量PCR检测葡萄糖代谢、葡萄糖代谢-和PI3K-AKT通路相关蛋白的表达，以及microRNA Let-7家族成员的水平。接下来，我们使用AKT抑制剂来了解Lin28与PI3K-Akt通路的关系。随后，将AML12细胞与PMSCs共培养，以了解PMSCs在体外如何保护肝细胞免受缺氧损伤。最后采用C57BL/6J小鼠建立部分热肝缺血再灌注模型。将对照组和过表达Lin28的PMSCs注入模型小鼠门静脉。随后，在体内分析血清转氨酶水平。此外，采用组织病理学方法评估肝损伤的程度。.结果：缺氧条件下，PMSCs中Lin28高表达。Lin28对缺氧诱导的细胞增殖具有保护作用。它增加了PMSCs的糖酵解能力，允许这些细胞在缺氧条件下产生更多的能量。在低氧条件下，Lin28也激活PI3K-Akt信号通路，AKT的抑制减弱了Lin28的作用。此外，过表达Lin28可以保护细胞免受liri诱导的肝损伤、炎症和凋亡。此外，它还能减轻缺氧诱导的肝细胞损伤。.结论：Lin28增强pscs在缺氧条件下的葡萄糖代谢，从而通过激活PI3K-Akt信号通路对LIRI起到保护作用。我们的研究首次报道了基因修饰间充质干细胞为基础治疗LIRI的潜在应用。