调控自噬对移植EPC改善糖尿病勃起功能障碍的作用及机制研究

Diabetes erectile dysfunction (ED) is an important clinical problem that seriously affects life quality of diabetes patients。 Stem cell-based treatment is one of the most promising approaches for diabetes ED. Our previous studies found that endothelial progenitor cells (EPCs) transplantion can significantly improve erectile function in diabetes rats, however, the therapeutic effect was not durable due to apoptotic death of transplanted EPCs. Autophagy is important in differentiation, proliferation and long-term survival of EPCs. Based on our previous finding that ROS level is elevated in the corpus cavernosum of diabetic rats, we hypothesize that ROS-mediated suppression of autophagy through the PI3K/Akt/mTOR pathway is dominant, which interferes with the JNK/Beclin-1-mediated autophagy activation, resulting in autophagy suppression and EPC death and diabetes ED. In this project, we will establish a dual approach, to inhibit the PI3K/Akt/mTOR pathway and to overexpress the autophagy factor Beclin-1, to enhance autophagy in EGFP-labeled EPCs, and test the therapy effect of which with cell transplantation in a diabetes ED rat model. By combination of in vitro and in vivo experiments, we will elucidate the mechanism of autophagy in suppressing EPC apoptosis and treatment of diabetic ED. The successful completion of this study will provide theoretical and experimental foundation for stem cell-based therapy against diabetic ED.

糖尿病勃起功能障碍（ED）严重影响糖尿病人的生活，是临床亟待解决的重要问题。目前干细胞是治疗ED最有希望的措施之一。我们的前期研究发现移植携带VEGF的内皮祖细胞（EPCs）能明显改善糖尿病大鼠的勃起功能，但移植后EPCs凋亡率高，明显影响疗效。自噬对EPC的分化、增殖以及生存起重要作用。我们的前期研究发现在糖尿病大鼠的阴茎海绵体中ROS水平升高。我们推测，在糖尿病ED的发病过程中，ROS诱导的PI3K/Akt/mTOR介导的自噬抑制可能是主要通路，其活化中和干扰了JNK/Beclin-1介导的自噬活化信号，导致EPC存活力降低而促进发病。本课题将抑制PI3K/Akt/mTOR通路，另一方面在EPCs表达Beclin-1基因以增强自噬，同时结合体内外实验，研究自噬在抗EPC凋亡及治疗糖尿病ED中的作用机理。本研究的成功实施，将为糖尿病ED的的基因治疗与干细胞治疗提供理论和实验依据。

糖尿病勃起功能障碍（ED）严重影响糖尿病人的生活，是临床亟待解决的重要问题。目前干细胞是治疗ED最有希望的措施之一。我们的前期研究发现移植携带VEGF的内皮祖细胞（EPCs）能明显改善糖尿病大鼠的勃起功能，但移植后EPCs凋亡率高，维持作用时间短（仅7-28天），明显影响疗效。 自噬对MSC的分化、增殖以及生存起重要作用。间充质干细胞（MSC）可以分化为EPC，因此可以用于针对糖尿病勃起功能障碍的干细胞治疗。本研究拟通过调节细胞自噬水平，观察其对氧自由基（ROS）环境下干细胞的生存和凋亡的影响，探索改善干细胞移植治疗糖尿病勃起功能障碍的机制。体外实验主要通过用双氧水（H2O2）模拟ROS环境，观察ROS环境下MSC存活率、细胞凋亡及自噬水平的变化及其相关机制。结果如下：(1) MSC存活率随H2O2浓度上升逐渐下降。(2) H2O2在诱导MSC自噬的同时，诱导MSC凋亡。（3） 应用3-甲基腺嘌呤（3MA）或氯喹（chloroquine, CQ）阻断自噬后，MSC存活率进一步下降；而用凋亡抑制剂z-VAD抑制凋亡后，MSC存活率明显上升。（4）应用CQ阻断自噬后，MSC凋亡明显增加； 而用z-VAD阻断凋亡后，MSC存活明显增加。（5） H2O2诱导MSC发生自噬是通过活化细胞内信号通路JNK，从而解除Bcl2/Bcl-xL对Beclin-1的抑制而发挥活化细胞自噬的作用。研究结果提示，ROS对MSC存活具有双重作用，在诱导MSC凋亡的同时还诱导保护性自噬，因此，提高MSC自噬水平可以显著降低MSC的凋亡，延长移植MSC的作用时间，从而提高MSC对糖尿病勃起功能障碍的疗效。这个推论值得进一步体内实验研究验证。