Caveolin-1在箈络细胞旁分泌改善心脏微血管内皮细胞缺血再灌注损伤中的关键作用及分子机制

Ischemical reperfusion (I/R) injury is one of common severe cardiac diseases with high mortality, and the current therapies are limited and lack of efficacy. Recently, more and more studies confirmed that microvascular endothelial cells （MECs）could improve the severity of microcirculatory lesions, but the mechanism is still unclear. Lately, studies presented that telocytes (TCs) could induce and improve the growth and anti-apoptosis of MECs, playing an assistant role; and previous study from genomic analysis reveals that TCs express low caveolin-1 gene. In the present study, we will treat I/R injury by paracrine of TCs in vitro, subsequently, we will detect the expressions of special biomarkers on the surface of cells, signal transfactor proteins and secreted cytokines et al, to explore the interactions between these cells, to explain the regulative effects of caveolin-1, to reveal the potential mechanisms and the signal pathways during the biological process, to enhance the study of cell biological functions of TCs, and try to provide experimental and theoretical foundation for the next study in vivo in the therapy of heart injury with TCs.

缺血再灌注损伤是常见心血管疾病，死亡率较高，目前仍以对症治疗为主。近几年研究发现微血管内皮细胞可以改善微循环损伤，但其机制欠明。新近研究发现，箈络细胞(telocytes)旁分泌能够诱导、促进微血管内皮细胞的增殖和抗凋亡，可以作为修复后者的辅助细胞；对箈络细胞的基因谱分析发现其超低表达caveolin-1基因。本课题拟用箈络细胞旁分泌改善微血管内皮细胞在缺血再灌注条件下的损伤，通过检测各种相关的细胞表面标记物、信号转导蛋白、细胞因子等的表达，分别探索上述细胞之间的相互作用，阐述caveolin-1在箈络细胞旁分泌改善心脏微血管内皮细胞缺血再灌注损伤中的调节作用，揭示其中的分子机制及信号通路，丰富和深化对箈络细胞生物学功能的研究和认识，为深入开展以箈络细胞为基础治疗心脏损伤奠定实验和理论基础。

箈络细胞是一类间质细胞，在心脏组织中发现箈络细胞（TCs）与微血管内皮细胞（CMECs）的空间排列毗邻，释放的细胞因子等存在作为旁分泌介质来与邻近细胞进行反应的可能，进而开展不同的生物学活动，如细胞间通讯、疾病进展、血管新生以及凝结等。然而，这些生物现象的功能机制至今还没有完全阐释清楚。.实验设计从6周的C57雄性小鼠心脏取材、纯化、培养TCs和CMECs。通过活细胞成像系统，实时观察TCs特征性的形态演变，尤其是交替出现的podomer、podom和散落的细胞外囊泡。然后，通过transwell系统来共培养TCs与CMECs，以便更好的观察囊泡内细胞因子作为细胞间通讯的分子传递或者介质的作用，运用流式细胞仪分析CMECs和TCs旁分泌干预的CMECs的细胞周期，发现后者能提高55%进入到S期和G2/M期；蛋白因子定量芯片检测条件培养基中TCs旁分泌细胞因子及分析其参与的生物进程，发现培养基中浓度超过100 pg/ml的细胞因子有36种，与信号传导、细胞增殖、凋亡以及发育密切相关，其中1/3集中在发育、增殖以及凋亡；并发现TCs通过旁分泌的方式促进CMECs分泌血管内皮生长因子，增强CMECs的增殖能力；进一步应用Western blot检测p-ERK、ERK、p-JNK以及JNK的相关表达量，得出TCs的旁分泌因子通过激活ERK/JNK信号通路来改变CMECs的促分裂能力，并且ERK磷酸化的表达量在干预条件下比常规条件下升高近2倍。缺氧条件下，MTT法检测TCs培养基干预的CMECs较未干预组的增殖能力有升高；运用体外腺病毒转染caveolin-1基因到TCs呈现稳定高表达，MTT法检测发现TCs增殖能力下降，高表达caveolin-1的TCs培养基干预CMECs出现后者在正常和缺氧状态下增殖下降和VEGF表达下降。.研究从TCs分泌因子的特征及其在心脏稳态中的调控机制方面予以阐述，展现了其分泌细胞因子的生物学特性，揭示了其通过旁分泌和ERK信号通路促进CMECs的分裂、增殖效应以及caveolin-1的生物学意义，提供了心脏生理和保护方面关于血管新生动态演变的一个崭新视角。