当今社会老龄化状况日益严重,衰老迫使我们要对衰老及衰老相关疾病的分子机制有更为深刻的理解。衰老相关机制之一是端粒缩短,G3Terc-/-是研究端粒缩短诱发衰老的较好的实验动物模型,G3Terc-/-由于失去端粒酶的保护作用而出现染色体末端端粒长度严重缩短,进而激活干细胞DNA损伤应答通路,不但可以引起细胞内出现不同的损伤应答检定点变化,还能够引起细胞外环境损伤而导致干细胞功能受损。错配修复相关基因核酸外切酶(Exonucleasel,Exo1)是端粒缩短激活DNA损伤信号通路中的检定点之一,敲除Exo1基因可以阻断G3Terc-/-小鼠小肠隐窝干细胞DNA损伤信号通路激活,进而改善小肠隐窝干细胞损伤情况。然而Exo1基因敲除对G3Terc-/小鼠其他组织干细胞作用如何尚未见报道。我们的研究表明,Exo1基因敲除不能改善G3Terc-/-小鼠造血干细胞损伤。骨髓移植实验提示,与野生型对照组比较,G3Terc-/-供体来源HSC移植重建能力明显下降,Exo1基因敲除不能改善这种重建能力降低的情况。Exo1基因敲除也不能改善G3Terc-/-小鼠神经干细胞损伤。小鼠神经干细胞初次及第二次自我更新能力明显下降,Exol基因敲除不能改善G3Terc-/-小鼠神经干细胞自我更新能力降低的情况。同样,Exo1基因敲除不能改善G3Terc-/小鼠骨髓间充质干细胞损伤,G3Terc-/-小鼠骨髓间充质干细胞增殖能力降低,G3Terc-/-Exo1-/-双基因敲除小鼠骨髓间充质干细胞增殖能力并未改善,其DNA损伤信号通路未能被阻断。因此第一次提出这样的证据：不同类型成体干细胞对端粒缩短激活DNA损伤信号通路相关的检定点存在不同的应答反应；这对研究其他基因对不同组织器官干细胞功能影响差异提供新的实验依据。也对不同组织器官干细胞衰老及再生研究提供新的研究策略启示,具有潜在的实际应用价值。端粒缩短激活DNA损伤应答通路可以引起细胞外环境(系统大环境)损伤,影响HSC分化能力,导致细胞向淋系细胞分化减少和向髓系细胞分化增加,和B淋巴细胞及T淋巴细胞生成障碍。之前的研究表明系统大环境影响造血干细胞的分化,而系统大环境(尤其是血清成分)对造血干细胞自我更新及重建能力影响尚未见报道。我们的研究提示,与同年龄野生型小鼠血清对比,正常年轻野生型小鼠HSC在体外与G3Terc-/-小鼠血清共培养后,造血干细胞增殖明显增加,更多的造血干细胞离开静止期进入细胞周期。与G3Terc-/-小鼠血清共培养的骨髓干细胞移植进入经致死性放射线照射过的小鼠,造血干细胞重建能力显著下降。调控细胞周期G1期的基因p21和调控细胞周期G0期的基因TGF-β在正常年轻野生型小鼠与G3Terc-/-小鼠血清共培养后表达均显著下调,但是分别去掉这两个基因的干扰后,与G3Terc-/-小鼠血清共培养的HSC增殖仍然增多,说明端粒缩短激活DNA损伤信号通路引起造血干细胞功能损伤是多因素调控结果。因此,这一部分工作第一次提出这样的观点：系统大环境中血清成分改变直接影响造血干细胞自我更新能力。这也为临床开展干细胞治疗提供新的研究策略及研究启示。综上,本项研究第一次提出不同类型成体干细胞面对细胞内相同的DNA损伤检定点表现不同,同时也第一次提出细胞外环境改变影响造血干细胞自我更新及重建功能。从而为干细胞损伤的调节机制研究提供新的研究思路与研究策略。