不同干细胞来源的Exosomes对促进心肌梗死血管重塑作用机制的研究

Stem cells have been proved to play obvious therapeutic roles in myocardial infarction both in animal models and clinic. However, the mechanisms are still unclear. Preliminary evidences have indicated the therapeutic effects of stem cells derived Exosomes on the treatment of myocardial infarction. Based on recent studies on biological characteristics and functional molecules of Exosomes, combined with our previous works, this study aims to investigate the different effects between most potential autogenous and allogeneic stem cells and their Exosomes and explore the roles of Exosomes derived from various stem cells in normal and abnormal conditions in vascular remodeling in myocardial infarction on animal, tissue and cell models, respectively. Furthermore, various components in Exosomes and their functions are analyzed to indicate the mechanisms of Exosomes in vascular remodeling in myocardial infarction. This study investigates whether Exosomes play critical roles in stem cell therapies for the first time and may reveal the core mechanism of Exosomes and provide new therapeutic strategies in the treatment of myocardial infarction by stem cells.

干细胞在动物模型及临床上均对心肌梗死（心梗）具有非常明显的疗效，但其作用机制尚不清楚。某些干细胞源胞外体（Exosomes）在心梗中的治疗作用也已被初步证明。根据近年来Exosomes的生物学特性以及Exosomes所含功能分子类别及作用的初步研究结果，结合我们前期的工作，本课题拟通过多种最具潜在应用价值的自体和异体干细胞，比较研究干细胞和相关干细胞源的Exosomes的作用异同点；采用动物模型、组织模型及细胞模型研究不同干细胞来源及病理和正常状态下Exosomes在心梗血管重塑中的作用；系统筛选、鉴定、探索Exosomes中各类信号及活性分子的组成及其作用，从而研究Exosomes在心梗血管重塑中的作用机理。本课题首次探讨Exosomes是否是干细胞治疗心梗的核心机制；有可能揭示干细胞治疗心梗作用的关键所在，为进一步阐明干细胞治疗心梗的作用机制及探索心梗治疗的新途径提供有价值的实验依据。

干细胞在动物模型及临床上均对心肌梗死（心梗）具有非常明显的疗效，某些干细胞源胞外体（Exosomes）在心梗中的治疗作用也已被初步证明，但Exosomes的作用机制及其是否是干细胞治疗心梗的核心机制尚不清楚。本项目首先通过结扎SD大鼠左冠状动脉前降支成功建立了心梗动物模型；并利用Cocl处理人脐静脉内皮细胞（HUVECs）制备细胞缺氧模型。同时分离、培养各种来源干细胞，在八种干细胞模型稳定的基础上，通过超速离心法分离获得Exosomes，并利用蛋白印迹方法对Exosomes标志蛋白CD9、CD63、CD81进行鉴定。RT-qPCR检测显示Exosomes中富含miRNA126、miRNA210。随后，本项目在动物模型及细胞模型上分别观察了干细胞组及胞外体组治疗心梗效果及血管重塑作用。动物模型研究结果显示：与对照组相比，干细胞组及其分泌的Exosomes的移植治疗均能减少心梗面积，降低心肌细胞凋亡率（p<0.05），促进心梗边缘区血管新生。利用qPCR和蛋白印迹技术发现大鼠心梗边缘VEGF、Ang-1mRNA和p-Akt高表达，而且在血管新生明显的心梗局部组织miRNA126、miRNA210显著高表达（p<0.05），说明干细胞源Exosomes促血管新生作用与VEGF、Ang-1的高表达密切相关，并与AKT通路密切相关，且miRNA126、miRNA210与干细胞源Exosomes促血管新生相关。在细胞模型采用EdU标记法检测HUVECs的增殖情况，Transwell细胞迁移实验检测细胞迁移，Matrigel基质胶成管样结构形成实验检测血管形成能力，发现干细胞及其分泌的Exosomes能促进HUVECs增殖、迁移及血管生成；荧光显微镜法观察HUVECS能将Exosomes摄入细胞。RT-qPCR显示miRNA126、miRNA210在干细胞及胞外体处理细胞组高表达；同时也在细胞水平检测了凋亡相关蛋白、血管新生标志蛋白与p-Akt，结果与动物模型一致。本项目采用动物模型、组织模型及细胞模型首次探讨了不同干细胞源Exosomes在心梗血管重塑中的作用；系统筛选、鉴定、探索了Exosomes中各类信号及活性分子的组成及作用，从而揭示了Exosomes在心梗血管重塑中的作用机理，阐明了干细胞治疗心梗作用的关键所在，为进一步研究干细胞治疗心梗的作用机制及探索心梗治疗的新途径