创伤微环境HGF/c-Met信号促进鹿茸间充质干细胞迁移、增殖和分化的调控机制

Mechanical injury has a significant effect on the regeneration and development of antler, and almost no inflammation reaction is present in the wound healing process. The migration, proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells in wound microenvironment are the focus of wound healing and regeneration studies in mammalian. Hepatocyte growth factor (HGF/c-Met) signaling pathway is the key signaling pathway of stem cell migration, homing, proliferation and differentiation, which is known as the only non-inflammatory response in wound microenvironment.Using the method of real-time quantitative PCR, gene over-expression, gene knockout and cell transplantation,the study of the influence of microenvironment, non-inflammatory reaction and HGF/c-Met signal on antler mesenchymal stem cells after mechanical injury will clarify the characteristics of the antler mesenchymal stem cells. The study would be helpful to prove the wound can mediate the migration and homing, proliferation and differentiation of stem cells in non-inflammatory response through HGF/c-Met signaling pathway, and it would also be useful at molecular level to reveal the promoting effect of trauma on the tissue regeneration and redevelopment of antler, which could make the theory of deer antler regeneration more perfect.

创伤对鹿茸的再生与发育均有明显促进作用，且修复再生过程几乎没有炎症反应；创伤微环境间充质干细胞迁移、增殖与分化活动是哺乳动物组织修复、器官再生的研究热点，肝细胞生长因子HGF/c-Met信号通路是已知的创伤微环境唯一的非炎症反应下介导干细胞迁移归巢、增殖与分化的关键信号通路。以创伤再生鹿茸为材料通过实时定量PCR、基因过表达及基因敲除和细胞移植的方法，研究创伤后鹿茸间充质干细胞的微环境变化和非炎症反应及HGF/c-Met信号对鹿茸间充质干细胞系列活动的影响，进一步阐明鹿茸间充质干细胞的特性，从试验上证明创伤后HGF/c-Met信号通路可以介导鹿茸间充质干细胞迁移归巢、增殖与分化，从分子水平揭示创伤微环境对鹿茸组织再生与发育的促进作用机制，完善鹿茸再生理论。

利用初生茸平茬创立创伤模型，首先用RACE方法克隆获得了HGF和c-met基因cDNA全长，通过qPCR和免疫组织化学法检测了损伤鹿茸组织中两个基因的表达特征，发现在损伤鹿茸组织的表达量显著高于自然生长的鹿茸组织（P＜0.05）；对比在鹿茸的不同组织中的表达，结果显示，在茸皮和骨组织中高表达；比较不同茸组织的表达差异发现在损伤鹿茸的间充质组织中的表达量显著高于自然鹿茸（P＜0.05）。进而，利用鹿茸间充质干细胞的体外培养技术，通过建立慢病毒介导的HGF过表达及siRNA研究HGF基因对鹿茸MSCs的增殖和迁移的影响，并检测HGF/c-Met信号下游基因表达变化，发现HGF基因通过与受体c-Met结合调控下游与细胞增殖相关基因的表达以显著影响鹿茸MSCs的增殖和迁移，但对干细胞分化作用不明确。我们还研究了创伤后再生与自然生长53天的鹿茸转录组特征，利用Illumina Nova Seq 6000高通量测序技术对平茬53d后的再生塔里木马鹿茸与自然生长的右侧鹿茸转录组测序，对转录组数据进行生物信息学分析发现，平茬后左侧鹿茸转录组与右侧茸转录组共有56个差异表达基因，其中有37个上调，19个下调。GO功能注释显示差异基因被显著富集于上皮细胞-细胞粘连、细胞过程的调控、组织发育过程和对刺激的反应等GO条目，对损伤后鹿茸组织再生有重要的作用。从研究结果HGF/c-Met信号不但参与了鹿茸茸皮和骨组织的发育，且在创伤环境下能够通过该信号促进间充质干细胞的增殖，并迅速迁移至损伤部位，并可能促进干细胞骨分化，使鹿茸快速再生。而转录测序的差异表达基因显示在增殖与分化的稳态维持中起着重要的调控作用。