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缺血性心血管疾病严重威胁人类身体健康。心室重构是缺血性心血管疾病发展过程中重要的组织结构和功能改变,其成因往往涉及多种因素:心肌细胞的凋亡,细胞外基质和成分改变,胶原聚集等。心室重构最终发展成为心衰并发严重心血管事件。在药物、介入、外科治疗效果欠佳的情况下,干细胞移植带来的希望正吸引越来越多研究者的兴趣。
干细胞移植技术是近年来发展迅速的改善心功能的重要的治疗手段。间充质干细胞(MSCs)是具有多项分化潜能的干细胞中的一类。早期对动物研究表明MSCs能够分化成为心肌细胞,并且缺血心脏在给予MSCs治疗后能够明显改善心脏功能。但其对受损心脏的治疗机制仍众说纷纭,难以定论。有研究认为MSCs除了向心肌细胞分化外,其改善心功能很可能还通过甚至是主要通过其他的途径:分泌生长因子和细胞因子保护心脏,促进心肌和血管形成,减少心肌细胞凋亡,减少心脏瘢痕形成。但是MSCs移植后细胞存活率较低,使其改善心功能的作用受到严重影响。因此促进干细胞增殖,降低干细胞早期死亡率是提高其心脏保护作用的关键之一。而增强干细胞的旁分泌作用也是提高其心脏保护作用的重要途径之一。
Angiotensin Ⅱ(AngⅡ)是肾素-血管紧张素系统(RAS)中最主要的生物活性物质。作为一类多功能肽,涉及许多生物学进程,包括增殖,生长,血管生成等。因而在心血管系统生理病理过程中发挥重要作用。RAS广泛存在于局部组织中,以自分泌或旁分泌形式作用于细胞自身或外周组织。在心血管系统细胞生长和组织重构的生理病理过程中,Ang Ⅱ始终是各种信号通路重要的调节因子。
血管生成是MSCs移植成功必不可少的重要环节。血管内皮生长因子(VEGF)是至今最重要的血管生成因子。MSCs高水平VEGF表达与其修复损伤及组织保护潜能相关。作为一种间接的血管生成因子,转化生长因子-β1(TGF-β1)在调节血管生成和血管生成过程中起着关键性的作用.然而,TGF-β1对MSCs的VEGF的合成的影响仍是未知的。
本研究探讨AngⅡ和TGF-β1对MSCs体外增殖及旁分泌的影响,分析其相应机制,试图为提高MSCs增殖能力及旁分泌能力寻找新的可能靶点。研究分两部分:
第一部分:血管紧张素Ⅱ诱导间充质干细胞体外增殖
目的:研究AngⅡ能否诱导MSCs增殖,探讨AngⅡ对MSCs的Akt和ERK1/2信号表达的调控,以分析Akt和ERK1/2是否介导AngⅡ诱导的MSCs增殖。
方法:不同浓度AngⅡ刺激MSCs,并用AT1受体拮抗剂氯沙坦、AT2受体拮抗剂PDl23319、Akt抑制剂Ly294002和ERK1/2的抑制剂U0126进行干预。采用MTT法测定细胞增殖水平;[3H]-胸腺嘧啶核苷([3H]TdR)掺入法分析细胞DNA合成;免疫印迹法(Westelm blot)检测细胞信号蛋白Akt和ERK1/2表达的变化。
结果:AngⅡ刺激MSCs后,细胞DNA合成增加,并呈时间和剂量依赖效应。AngⅡ诱导细胞Akt和ERK1/2磷酸化水平上调,氯沙坦显著抑制AngⅡ诱导MSCs增殖;Ly294002或U0126也能够显著抑制AngⅡ诱导的MSCs增殖。
结论:AT1受体介导AngⅡ诱导的MSCs增殖,Akt和ERK1/2信号通路参与该增殖过程。
第二部分转化生长因子-β1增强间充质干细胞血管内皮细胞生长因子合成能力 目的:探讨转化生长因子-β1(TGF-β1)对MSCs的血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达的影响,并且观察Akt和ERK1/2信号通路在VEGF表达过程中的作用。
方法:不同浓度TGF-β1刺激MSCs,使用Akt抑制剂Ly294002和ERK1/2的抑制剂U0126进行干预。采用ELISA分析细胞上清液中VEGF含量;RT-PCR测定细胞内mRNA的表达水平;Westelm blot检测细胞信号蛋白Akt和ERK1/2表达的变化。
结果:TGF-β1刺激MSCs后,细胞的VEGF表达增加,并呈时间和剂量依赖效应。TGF-β1诱导细胞Akt和ERK1/2磷酸化水平上调,Ly294002或U0126也能够显著抑制TGF-β1诱导的VEGF表达。
结论:TGF-β1诱导MSCs的VEGF的表达增加,Akt和ERK1/2信号通路的磷酸化参与了这一进程。