GLP-1调节骨髓间充质干细胞成脂分化对再障骨髓衰竭的作用及机制研究

Excessive adipogenesis in bone marrow-mesenchymal stem cells (BM-MSCs) is the pathophysiological basis for aplastic anemia, and suppressing adipogenesis represents a new therapeutic approach for aplastic anemia. Previous studies have shown that glucagon-like peptide (GLP-1) analogue liraglutide inhibited adipogenesis in BM-MSCs. However, the underlying mechanisms are unclear. Recently we found that: 1) Liraglutide reduced the activity of HDAC in BM-MSCs, promoted the histone acetylation, and enhanced ATG7 gene promoter activity and autophagy in BM-MSCs. 2) Interference of ATG7 decreased the autophagy and potentiated the adipogenesis in BM-MSCs. Our results suggest that GLP-1 might suppress adipogenesis in BM-MSCs through regulating histone acetylation as well as increasing ATG7 gene promoter activity and the autophagy in BM-MSCs. In our future study, we will further investigate the molecular mechanisms by which GLP-1 regulates ATG7 promoter activity with biochemical and molecular approaches. We will also explore the regulatory effects of GLP-1 on adipogenic differentiation as well as on the amount and function of bone marrow hematopoietic stem cells in vivo and in vitro. Our study will provide novel strategies for the treatment of bone marrow failure diseases.

BM-MSCs过度成脂是再障骨髓衰竭的重要病理生理基础(1)，抑制BM-MSCs成脂是治疗骨髓衰竭性疾病的一种潜在新方法。既往研究发现GLP-1类似物利拉鲁肽能抑制BM-MSCs成脂(2,3)，但其机制尚不清楚。我们发现：1)利拉鲁肽能降低BM-MSCs内HDAC活性，促进组蛋白乙酰化，并增加ATG7基因启动子活性及增强BM-MSCs自噬；2) 干扰ATG7后BM-MSCs细胞自噬减弱而成脂增强。我们的结果提示GLP-1可能通过调节组蛋白乙酰化提高ATG7启动子活性及增加细胞自噬，进而抑制BM-MSCs成脂。本课题拟通过生物化学和分子生物学手段深入研究分析GLP-1调节ATG7启动子活性的分子机制，通过BM-MSCs和HSCs共培养以及基因敲除小鼠模型观察GLP-1调节BM-MSCs成脂分化对HSCs数量和功能的影响，从而为骨髓衰竭性疾病的治疗提供新的策略。

再生障碍性贫血（Aplastic Anemia, AA）是一种以骨髓衰竭和全血细胞减少为特点的血液系统疾病。重型再生障碍性贫血（Severe Aplastic Anemia, SAA）是其中起病急，进展快，死亡率高的一种类型。以ATG加CsA为基础的联合免疫抑制治疗（Immunosuppresive Therapy，IST）是大部分SAA患者的首选方案，但是约有20-40%的SAA患者治疗无效或复发。.上海市同济医院血液科早在2009年就开始IST联合脐带血输注治疗SAA的探索。我们的回顾性研究发现IST联合脐带血输注的有效率明显高于单纯IST组，尤其血小板和中性粒细胞的早期恢复明显快于IST组。由于患者输注脐带血后无一植入，我们猜测脐带血主要通过改善骨髓造血微环境从而促进HSCs的增殖和分化来改善骨髓造血功能衰竭的。间充质干细胞是脐带血主要的有效成分之一，我们选择间充质干细胞作为切入点，从基础层面探索改善骨髓微环境进而促进骨髓造血的机制和方法。.胰升血糖素样肽-1（GLP-1）是小肠L上皮细胞分泌的小分子，它通过作用于靶细胞表面的GLP-1受体（GLP-1R）发挥对组织和器官的调节作用。我们发现GLP-1R在骨髓间充质干细胞（BMSCs）表面高表达，而CD34+HSCs和各种白血病细胞系几乎都不表达GLP-1R。进一步，我们发现GLP-1类似物可以通过作用于GLP-1R促进C57小鼠BMSCs成脂分化，分化而成的脂肪细胞脂滴更小，分泌更多的SCF、adiponectin、CXCL12和TGF-β，并且高表达UCP-1和PGC-1α。另外，GLP-1类似物还能抑制BMSCs凋亡，促进抗凋亡蛋白BCL-2的表达，具有保护BMSCs的作用。将CD34+HSCs与GLP-1类似物处理过的BMSCs共培养后，发现CD34+HSCs在体外培养过程中的凋亡细胞比例明显降低。.我们的基础实验结果提示，GLP-1信号通路对BMSCs具有重要的作用，它能够抑制BMSCs凋亡，促进BMSCs分化为对造血有益的脂肪细胞，且能提高SCF等造血刺激因子的表达。最重要的是，GLP-1通过作用于BMSCs，降低CD34+HSCs在体外培养过程中的凋亡。我们的实验揭示，GLP-1类似物可能成为治疗骨髓衰竭性疾病的新靶点。