表皮干细胞增殖分化与其线粒体TFAM/POLG表达特征的相关性研究及机制初探

表皮干细胞（ESC）与皮肤组织的新陈代谢、修复及再生密切相关，但由于其高特异性标志物的缺乏，目前对ESC在病理生理条件下的生物学行为尚不十分清楚。而细胞线粒体与干细胞相关性的研究进展为人们更深入地认识ESC的增殖分化等生物学特征提供了重要的技术和手段。本项目基于既往我们发现的创面愈合与皮肤扩张过程中均有ESC"异位"现象，推测ESC的增殖、分化特征与线粒体TFAM/POLG的表达特征具有直接相关性。研究以POLG/TFAMsiRNA干扰鼠的全层皮肤创面及诱导体外培养的ESCs增殖、分化为对象，采用流式细胞仪与MiniMACS免疫磁珠分选细胞技术、细胞标记及分子生物学方法，通过动态检测ESC增殖分化过程中线粒体TFAM/POLG的表达特征予以证明，并初步探讨ESC增殖分化与其线粒体特征的相关性及其分子机制。研究结果将为人们深刻认识ESC生物学特征提供重要的理论依据和可能的技术与方法。

为明确表皮干细胞（ESC）增殖分化与其线粒体特异蛋白TFAM/POLG表达特征的相关性，本研究首先设计并构建了TFAM及POLG基因的慢病毒干扰载体，通过慢病毒感染ESC的方法抑制细胞中TFAM及POLG蛋白的表达，并对感染后ESC的增殖、分化等功能进行了检测，其后成功建立了慢病毒介导的TFAM/POLG基因koock-down小鼠系，通过在体动物实验和离体三维皮肤等价物模型，分析TFAM及POLG表达水平变化对ESC及表皮生成的影响。结果显示，慢病毒干扰载体可有效对ESC中TFAM及POLG表达进行抑制，TFAM及POLG表达下调后，ESC的克隆形成率上升、干细胞特异性标志物K14上升，但细胞总的增殖能力下降，细胞分化标志物involucrin及K10均下调，提示TFAM/POLG表达的抑制有利于ESC维持干细胞特性、减少分化与增殖。在TFAM/POLG基因koock-down小鼠及三维皮肤模型上进一步验证了以上结论。以上结果明确了ESC增殖分化与ESC线粒体特异蛋白TFAM/POLG表达特征的相关性，为进一步认知ESC提供了可能的技术与方法，为ESC功能的进一步研究奠定了理论基础。