低氧下ADSCs通过Hif1α/STAT3/IL-10调节M2巨噬细胞极化促进血管新生的作用机制研究

Adipose-derived stem cells (ADSCs) transplantation has emerged as a promising new therapy for critical limb ischemia (CLI). However, the early apoptosis of the transplanted cells impairs their long-term therapeutic effectiveness. Previous studies revealed that the long-term protective effects of ADSCs was mediated by macrophage (MΦ). But the underlying mechanism has not yet been clarified. Our preliminary experiment showed a significant increase of M2 infiltration in the ADSCs-transplanted ischemic tissue. Moreover, we found that the conditioned medium of ADSCs under hypoxia could induce the polarization of MΦ to an alternatively activated phenotype (M2), which could be inhibited by the selectively knockdown of Hif1α, STAT3 and IL-10. Taken together, we hypothesize that ADSCs mediate the M2 polarization of MΦ through Hif1α/STAT3/IL-10 and promote the long-term stem cell-mediated angiogenesis in critical limb ischemia. On the basis of preliminary work, this study would further look into the ADSCs-mediated MΦ adhesion, migration, proliferation, secretion of growth factors, and polarization from the molecular, cellular, tissue, and animal model level. Our study could provide new insights and theoretical evidences for the stem cell therapy of CLI patients.

脂肪干细胞（ADSCs）移植是促进严重肢体缺血（CLI）组织血管新生的重要新疗法之一，但移植细胞早期凋亡可削弱其疗效。研究表明巨噬细胞（MΦ）可介导移植干细胞的远期损伤修复作用，然其具体机制尚未明确。预实验表明，ADSCs移植的缺血组织中“修复性”M2型巨噬细胞浸润明显增加，进一步研究表明低氧下ADSCs条件培养基可促进MΦ向M2型极化，分别敲减Hif1α、STAT3或IL-10均可抑制该过程。综上，我们假设：缺血缺氧后ADSCs通过Hif1α/STAT3/IL-10介导局部浸润的MΦ向M2型极化从而长期促进缺血组织血管生成。在前期工作基础上，拟从分子、细胞、组织以及动物水平等多层次进一步研究体外、内低氧下ADSCs对MΦ粘附、迁移、增殖、分泌、极化等功能的影响，探讨ADSCs诱导MΦ定向M2极化在促进小鼠CLI模型再血管化的作用及潜在机制，为CLI的干细胞疗法提供新思路及理论依据。

严重下肢缺血（CLI）组织灌流不足、缺血缺氧，具有极高的截肢风险，传统治疗方法疗效不够理想，临床预后差。干细胞疗法诱导治疗性血管生成是CLI治疗的重要新策略，但其中所涉及的具体分子机制仍未完全阐明。尤其，该类细胞移植后存在早期凋亡的现象，其发挥远期疗效的潜在机制有待进一步研究和阐述。本项目旨在研究低氧条件下脂肪干细胞（ADSCs）对巨噬细胞（MΦ）的作用及促进组织长期修复的机制。.首先，我们发现低氧可削弱MΦ的迁移能力，而ADSCs可增强MΦ在低氧条件下的募集；另外，ADSCs可促进MΦ的增殖，并有助于防止缺氧引起的MΦ凋亡。初步证明了ADSCs在低氧条件下对MΦ的保护作用。.其次，我们探索了ADSCs对MΦ极化的影响，并探讨了其具体机制。我们研究发现，低氧条件下MΦ倾向M1极化，而与ADSCs共培养后M2MΦ百分比显著升高，在共培养体系中加入IL-10中和抗体或siRNA-HIF-1α可显著抑制该现象,说明低氧下ADSCs共培养可诱导MΦ向M2极化，且在该过程中，HIF-1α介导的ADSCs分泌的IL-10发挥关键调控作用。另外，我们用低氧条件ADSCs的条件培养基培养MΦ可诱导M2标记物Arg-1显著增高和P-STAT3/STAT3比值显著上调，而加入Anti-IL-10或STAT3小分子抑制剂可显著降低Arg-1表达水平及STAT3磷酸化水平，说明低氧下ADSCs通过Hif1α-IL10-STAT3/Arg-1信号轴促进MΦ向M2型极化。.最后，我们通过建立小鼠下肢缺血模型并应用干细胞疗法，证明在体内缺血缺氧条件下，ADSCs需要通过MΦ发挥组织修复作用，组织学分析表明ADSCs提高缺血肌肉中M2MΦ的浸润及IL-10的表达水平，并与微血管密度直接相关，而抑制Hif-1α则可阻断该过程，进一步证明了ADSCs通过诱导M2MΦ极化来促进缺血肌肉修复，其中HIF-1α和IL-10起关键作用。.总体而言，我们的研究结果证明了低氧下ADSCs通过Hif1α-IL10-STAT3/Arg-1信号通路诱导MΦ定向M2极化并促进小鼠CLI模型缺血组织血管生成的作用及机制，为CLI患者的干细胞疗法提供新思路及理论依据。