缝隙连接功能变化及调控在股骨头坏死发病机制及治疗中的作用研究

Angiogenesis and reconstruction was in the first place after avascular necrosis of femoral head (ANFH). With the characteristics of stem cells, endothelial progenitor cells (EPCs) play a vital role in maintaining vascular stability and angiogenesis. Previous studies suggested connexin43 (Cx43) mediated gap junction can promote proliferation, differentiation, migration and adhesion of EPCs. Based on the previous research that the number and function of circulation endothelial progenitor cells were decreased in patients with ANFH, we plan to compare Cx43 of EPCs and femoral heads in patients with ANFH and healthy people so as to highlight its role in ANFH. We construct a recombinant plasmid of Cx43 with enhanced green fluorescent protein (EGFP), transfect it into EPCs, then observe the effect of Cx43 on their angiogenesis and vasculogenesis of femoral heads from a brand-new angle. By ultrasound-targeted microbubble destruction (UTMD), we transfect Cx43-Promoter-EGFP plasmid into EPCs, promote their homing to local lesion, track and position their differentiation in vivo, with an aim to improve the perfusion of ischemic femoral heads and provide a new way for therapy of ANFH.

股骨头缺血性坏死发生后血管再生重建处于治疗的核心位置。内皮祖细胞 (EPCs) 具有干细胞特性，在维持血管稳定及血管生成过程中起关键作用。有研究表明connexin43(Cx43)及其介导的缝隙连接能促进 EPCs 分化增生、粘附及迁移。本项目在明确了骨坏死患者外周血EPCs数量下降及生物学功能受损的前期工作基础上(国家自然科学基金面上项目，30973044)，拟通过比较Cx43在骨坏死患者和正常人外周血EPCs及股骨头中的表达，研究其在骨坏死发病中的作用；构建携增强型绿色荧光蛋白(EGFP)和Cx43的重组质粒，对EPCs靶向干预，研究Cx43对EPCs血管新生能力的影响，从全新的角度全面分析股骨头血管新生过程；同时利用脂质超声微泡载体联合Cx43介导EPCs归巢，追踪及定位EPCs在体内的分化，观察对股骨头血流灌注的影响，以探索局部改善股骨头血流灌注的新途径，为骨坏死的治疗提供新思路。

1. 我们课题组发现在长期的脐静脉内皮细胞HUVECs的培养过程中，miR-138的表达量逐渐上升，而SIRT1mRNA的表达量逐渐下降，二者的变化趋势呈现出相反的方向。在脐静脉内皮细胞中，过表达miR-138可以下调SIRT1的mRNA水平以及蛋白表达水平。LKB1，SIRT1的下游效应分子，其在内皮细胞中的表达量也会随着miR-138的改变而发生变化。过表达SIRT1可以部分挽救由miR-138造成的内皮细胞增殖抑制以及成管能力抑制。.我们认为miR-138对血管内皮细胞功能的调控是通过SIRT1信号通路实现的，miR-138在血管内皮细胞的功能调控中起到一个负性调控的作用。.我们揭示了一种新的调控机制以及这种调控机制在血管生理中的作用。在血管内皮细胞中miR-138和SIRT1能够形成负反馈调控环路并调控血管内皮细胞的增殖以及成管能力。这一调控机制也许能够揭示血管内皮细胞随着不断的生长而成血管能力逐渐丧失这一现象背后的机制，这一研究也为治疗血管相关性疾病提供了新的治疗靶点。.2. 兔间充质干细胞rMSCs经过G/SWCNT处理后，Bax，cyt-c，和caspase-3的表达加强，相应的Bcl-2表达水平减弱。以上这些蛋白的表达改变和细胞毒性的趋势是相符的。这个结果显示G/SWCNT可以促发凋亡蛋白表达的改变，从而最终诱导细胞通过线粒体通路凋亡。. 我们还发现p38信号通路在G/SWCNT促进兔间充质干细胞rMSCs成骨分化起到重要作用。我们认为G/SWCNT促进细胞分化作用是通过MAPK信号通路进行调节。p38信号通路的激活和ERK1/2信号通路的抑制作用导致成骨相关基因的上调和成脂分化基因的下调，进一步的加强rMSCs的成骨分化。