人脐带间充质干细胞微囊靶向调控Drp1恢复线粒体动态平衡促进肾脏缺血再灌注损伤修复的研究

Ischemia-reperfusion injury (IRI) is one of the main reasons of acute kidney injury(AKI).It can lead to acute renal failure, and even cause renal fibrosis and chronic renal failure in the late stage. Mitochondrial dynamic imbalance and mitochondrial fragmentation is a major contributor to renal tubular cell injury and death in the initiation and progression of AKI.As an impotant factor mediating mitochondrial dynamic imbalance and mitochondrial fragmentation, dynamin-related protein 1(Drp1) is activated rapidly following acute kidney injury and translocates to mitochondria leading to mitochondrial fragmentation and cell damage or death.The development of stem cell technology brings new hope to alleviate the kidney injury and promote the tissue repair.Microvesicles(MVs) derived from stem cells,as a meida in the communication between cells and cells,can promote the repair of kidney IRI. Recent studies have found that microRNAs can reduce mitochondrial fission and fragmentation, restore mitochondrial dynamic homeostasis through Drp1, and promote the repair of myocardial IRI. Based on our perivous studies, we hope to explore an important mechanism of microvesicles derived from human umbilical cord mesenchymal stem cells (HUCMSCs-MVs) involved in the repair of kidney IRI. HUCMSCs-MVs may reduce mitochondrial fission and fragmentation, restore mitochondrial dynamic homeostasis through horizontal transfer of microRNAs and trageting Drp1, promote the repair of kidney IRI.

缺血再灌注损伤是引起急性肾损害的主要原因之一，可引起急性肾功能衰竭，甚至后期肾纤维化和慢性肾功能衰竭。在损伤的发生和发展过程中，线粒体动态失衡和线粒体破碎是肾小管上皮细胞损伤和死亡的一个重要因素。当发生急性肾损伤时，Drp1作为介导线粒体动态失衡和线粒体破碎的一个重要因子，可快速激活并移位至线粒体，导致线粒体破碎，引起细胞损伤或死亡。干细胞技术的发展为肾损伤修复带来了新希望，干细胞微囊作为一种细胞与细胞间交流的媒介，可促进缺血再灌注损伤的修复。已有研究报道，microRNAs可通过抑制Drp1，减少线粒体的分裂和破碎，恢复线粒体动态平衡，促进心肌缺血再灌注损伤的修复。在前期工作基础上，我们希望揭示人脐带间充质干细胞微囊参与肾缺血再灌注损伤修复的一个重要机制，干细胞微囊可能通过microRNAs的横向传递，靶向调控Drp1，减少线粒体分裂破碎，恢复线粒体动态平衡，促进肾缺血再灌注损伤的修复

缺血再灌注损伤是引起急性肾损害的主要原因之一，可引起急性肾功能衰竭，肾纤维化甚至慢性肾功能衰竭。干细胞微囊泡（EVs）作为一种细胞与细胞间交流的媒介，可促进缺血再灌注肾损伤的修复。.本项目通过获取人脐带间充质干细胞（hUCMSCs）分离获得EVs，对EVs进行相应的鉴定和分析；同时建立大鼠急性缺血再灌注肾损伤模型，利用EVs对急性肾损伤的大鼠进行治疗。.结果显示，与对照组相比，EVs治疗组早期可减轻大鼠肾小管细胞的凋亡，促进细胞增殖；后期可减轻肾脏纤维化。同时发现，经尾静脉注射进入大鼠体内的EVs可通过血液循环到达脾肺肾等器官。.在调节线粒体动态平衡方面，研究发现，大鼠肾脏缺血再灌注损伤后，线粒体DRP1表达明显升高，损伤肾组织中miR-30表达明显降低，并伴有线粒体分裂和细胞凋亡增多；应用EVs治疗后，线粒体动态平衡恢复，miR-30表达较损伤组增多，细胞凋亡减少，miR-30表达基本恢复正常。因此，我们认为人脐带间充质干细胞EVs能够通过传递miR-30，尤其通过miR-30b/c/d调节线粒体动态平衡减轻肾缺血再灌注损伤。.另外，我们应用 microarray技术对HuMSCs和从HuMSCs中获取的EVs，进行了 miRNAs的分析比较研究。结果表明，HuMSCs和EVs具有比较相似的miRNAs表达谱，HuMSCs和EVs共同表达2089个miRNAs，其中EVs中富集19个miRNAs靶向367个基因，主要调节电压依赖性钙离子通道和细胞连接功能等。.本项目的研究结果具有重要的科学意义，可以为干细胞EVs应用于临床研究和治疗打下良好的基础；并可尝试进一步深入研究，如对EVs中的各种成分进行研究，以及抽提出EVs中的某些成份应用于相关疾病的治疗研究，包括肾损伤以及其他器官损伤修复的治疗等。