EphB4/ephrinB2信号通路在内皮细胞调节心肌细胞定向分化中作用机制研究

There is more than one million patients’ death caused by ischemic cardiomyopathy per year in our country. Since adult cardiomyocytes have no regenerative potential, cell graft is one kind of therapies which could replace the dead cardiomyocytes. Pluripotent embryonic stem cells (ESCs) have enormous clinical applicable potential as one of therapic tissues. According to some research works, the endothelial cells derived from ESCs may have therapic effect on ischemic heart disease..Our studies of mouse ES cells demonstrated that EphB4 signaling plays an important role in regulating embryonic endothelial and cardiac development.The mechanism could be paracrine effect. .Our hypothesis is that cardimyocytes’ differentiation from ESCs may have strong relationships with EphB4/ephrinB2 signaling pathway which is expressed in the endothelium of vein and artery, respectively. We intend to take advantage of cardiomyocytes differentiation system, using endothelial cell whose EphB4 has been modulated, investigating the expression of some candidate signal pathways which are strong related to heart function and targeting the downstream products of EphB4 signal who play the key role in regulating cardiocytes diferentiation from ESCs.We hope that our study could support the future’s cell replaced therapy in ischemic cardiomyopathy based on endothelial cells’ grafted.

我国每年死于缺血性心脏疾病的人数已超过100万。成体心脏心肌细胞不能再生，细胞移植是一种能取代坏死心肌的治疗方法。多向分化潜能胚胎干细胞作为一种具有治疗作用的组织，拥有巨大临床应用潜力。研究表明胚胎干细胞来源的内皮细胞对缺血性心脏疾病可能有治疗作用。研究发现，内皮细胞可能利用EphB4/ephrinb2信号通路，采用旁分泌机制参与胚胎干细胞向心肌细胞的定向分化过程。本研究以胚胎干细胞向心肌细胞分化体系为研究基础，采用EphB4基因修饰的内皮细胞，分析与心脏功能相关的信号通路在其中表达情况，通过筛选EphB4/ephrinb2信号通路下游产物中调节心肌细胞定向分化的关键性因子，揭示内皮细胞和心肌细胞在胚胎干细胞分化过程中存在的功能性联系，为缺血性心脏疾病的治疗中基于内皮细胞的移植替代疗法提供明确理论基础。

背景：.我国每年死于缺血性心脏疾病的人数已超过100万。成体心脏心肌细胞不能再生，细胞移植是一种能取代坏死心肌的治疗方法。多向分化潜能胚胎干细胞作为一种具有治疗作用的组织，拥有巨大临床应用潜力。研究表明胚胎干细胞来源的内皮细胞对缺血性心脏疾病可能有治疗作用。..方向：.胚胎干细胞向心肌细胞定向分化的调控研究..主要内容：.研究小鼠胚胎干细胞心血管系统发育过程中，EphB4/ephrinB2信号通路调节胚胎干细胞向心肌细胞分化的机制。..重要结果：.1、EphB4基因早期直接参与心肌细胞定向分化，晚期出现迁移表达在内皮细胞中，通过旁分泌机制影响晚期心肌细胞的定向分化。特异性阻断EphB4信号通路能够使得普通胚胎干细胞系向心肌细胞定向分化能力明显受损，越早期效果越明显，提示该基因在心肌细胞分化早期的作用更大。.2、EphB4基因可能在心肌细胞和内皮细胞共祖细胞状态就开始发挥重要作用，这也是关于该基因研究中首次证实早期作用。且该通路的前向信号传导对于心肌细胞分化时至关重要的。..关键数据及其科学意义：.1、抑制EphB4/ephrinb2信号通路明显影响心肌细胞定向分化；.2、EphB4和ephrinb2基因表达在Nkx2.5-GFP细胞中，但并不表达在α-MHC-GFP细胞中。这说明EphB4基因的确是表达在早期心肌细胞中，可能是以直接方式调控心肌细胞定向分化的，而心肌细胞定向分化晚期EphB4基因出现迁移，表达在内皮细胞中，此时内皮细胞及其表达的EphB4基因对于心肌细胞定向分化是至关重要的。.3、Nkx2.5-GFP小鼠胚胎干细胞株中采用TNYL-RAW肽段特异性阻断EphB4受体后心肌细胞定向分化明显受损，说明EphB4受体与其配体ephrinb2的结合对于心肌细胞定向分化是至关重要的；.4、慢病毒系统在EphB4基因敲除的胚胎干细胞系（缺乏胞内段区域）中表达人EphB4全长基因，对照组为切去头端的人EphB4基因，在EphB4基因敲除的胚胎干细胞系中表达人EphB4全长基因能够使得其恢复诱导产生具有搏动功能的心肌细胞能力；而在对照组中，表达切去头端的人EphB4基因则对于心肌细胞定向分化能力没有帮助。这说明EphB4前向信号通路在心肌细胞定向分化中起到关键性作用。