血小板促间充质干细胞迁移归巢以抑制GVHD的分子影像学研究

The very high frequency of graft-versus-host disease (GVHD) post allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT) is a main cause of morbidity in patients. There are data showing that mesenchymal stem cells (MSCs) could reduce the hype-activation of donor T cells and then lessen the incidence of GVHD. Previous studies demonstrated that thrombocytopenia affected the in vivo migration behavior of adoptive MSCs, and in turn the therapeutic effect of GVHD. However, there is still a lack of evidence concerning whether/how platelets mediate MSCs’spatial variations of migration, homing and location through the regulation of the axies of VLA-4/VCAM-1and SDF-1/CXCR4 simultaneously when GVHD occured. Also, the interactions between these two types of cells and the mechanisms are still remained to be interpreted. To address this key issue, we will take an advantage of multi-mode imaging in the application of immune and stem cells’tracking to monitor donor T cells’proliferation, activation and distribution, and how platelets affect the migration, homing and location of adoptive MSCs in a same receptor at the same time. Based on multi-modal imaging system, our study can also be expected to be a platform for the preclinical evaluation of MSCs’application combined with platelet transfusion in the treatment and protection of GVHD.

异基因造血干细胞移植后移植物抗宿主病（GVHD）的高发是引发患者死亡的重要原因，间充质干细胞（MSC）输注可通过抑制供者T淋巴细胞的过度活化而降低GVHD的发生率。前期研究提示血小板在MSCs在体迁移和归巢中起着重要作者，继而影响MSCs治疗GVHD效果，但血小板是否/如何通过VLA-4/VCAM-1轴和SDF-1/CXCR4轴调控MSCs在体内的穿膜、归巢，定位在同一时间和空间的连续动态变化,及MSCs与T细胞的相互作用机制等还缺乏深入了解。针对这一关键科学问题，本研究拟充分发挥多模式分子成像技术在免疫活性细胞和干细胞标记方面的优势，从整体水平同时监测T细胞的增殖、活化和分布，以及血小板调控过继性MSCs的穿壁、归巢及分布图谱，阐明MSCs与供者T细胞在体相互作用的模式和分子机制，也将为联合血小板输注的MSCs治疗GVHD提供临床前评价数据。

异基因造血干细胞移植后移植物抗宿主病（GVHD）的高发是引发患者死亡的重要原因，间充质干细胞（MSC）输注可通过抑制供者T淋巴细胞的过度活化而降低GVHD发生率。前期研究提示血小板在MSCs在体迁移和归巢中起着重要作用，继而影响MSCs治疗GVHD效果，但血小板调控MSCs在体内的穿膜、归巢，定位的具体机制尚不明确。针对这一关键科学问题，本研究利用分子影像学手段，重点探究了活化血小板（t-PLT）影响MSC归巢的分子机制。研究结果证实t-PLT可以通过上调CD62p的表达，与MSC细胞产生黏附连接。CD62p在与MSC细胞膜上表达的受体Galentin-1结合后，可以使MSC胞内Ca2+浓度升高3倍以上，而Ca2+的内流可以进一步磷酸化MSC胞内Rho/ROCK信号通路，促使MSC细胞骨架发生剧烈重排，进而显著改善MSC的跨膜迁移能力。单细胞迁移实验也显示，未经过血小板处理的对照MSC组多表现为不规则的布朗运动，而经过t-PLT预处理的MSC则在迁移速率及迁移距离上均有2倍以上的提高。在转录水平，t-PLT能够使CCR1上调6.8倍，CXCR4上调2.8倍；在蛋白表达水平，t-PLT能够使CCR1上调6.3倍，CXCR4上调10.2倍。体内实验也证实，经过t-PLT孵育的MSC在体内各器官的分布得到显著改善，在肺脏，肝脏，脾脏，睾丸等部位均匀分布，不同于对照MSC组大多集中于肺脏。基于Fluc+ 转基因小鼠建立可视化异基因移植GVHD动物模型，并在该模型上验证t-PLT预处理的MSC治疗GVHD的疗效。结果显示，经过t-PLT预处理的MSC能够通过增加向GVHD受累靶器官的归巢效率，显著抑制肝脏，脾脏，小肠等靶器官中的T细胞扩增，并减少炎性细胞浸润。GVHD小鼠血清中细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-γ也得到抑制。综上所述，t-PLT能够通过改善MSC的迁移归巢能力，进一步提高其在GVHD治疗中的疗效。本研究充分发挥了多模式分子成像技术在间充质干细胞标记方面的优势，从整体水平同时监测T细胞的增殖、活化和分布，以及过继性MSCs的穿壁、归巢及分布的动态图谱，阐明t-PLT影响MSC归巢的分子机制，也将为联合血小板输注的MSCs治疗GVHD提供临床前评价数据。