b-FGF经PI3K/Akt通路调控尿源干细胞治疗糖尿病性勃起功能障碍大鼠的作用与机理

The core pathologic mechanism of diabetic erectile dysfunction is endothelial dysfunction and it may result from the abnormal PI3K/Akt pathway. Our previous studies demonstrated bFGF gene could promote proliferation, differentiation, paracrine secretion of urine derived stem cells(USCs) in vitro and it was regulated by PI3K/Akt pathway. Furthermore, the USCs expressing bFGF(USCs/bFGF) could recover the erectile function and endothelial function of DED rats when they were implanted into their penis. However, the mechanisms still remain unclear. Therefore, we are planning to analyze how do the bFGF gene regulates the proliferation, differentiation and paracrine secretion of USCs through PI3K/Akt pathway in vitro by the gene over expression, gene silence, gene microarray, RPPA analysis et al. Moreover, we will transplant USCs/bFGF into the DED rats’ penis to study if the bFGF regulate the USCs and recover the local abnormal PI3K/Akt pathway to restore their impaired erectile dysfunction and endothelial dysfunction and its mechanisms. The purpose of this proposal is to study the effects and its mechanisms of USCs on DED and to provide scientific evidence for the establishment of USCs/bFGF as a new therapy for DED in future.

糖尿病性勃起功能障碍(DED)的核心发病机制是血管内皮功能障碍，而PI3K/Akt通路异常是其发生血管内皮功能障碍的重要机制。我们的前期研究发现bFGF基因可通过PI3K/Akt通路调控尿源干细胞(USCs)的增殖、分化、旁分泌。进一步实验发现使用USCs/bFGF能显著改善DED大鼠的阴茎海绵窦内皮细胞功能及勃起功能，但作用机制未明。因此本项目拟通过过表达和基因沉默、基因芯片及反向蛋白芯片等技术进一步分析b FGF基因如何通过PI3K/Akt通路调控USCs的增殖、分化、旁分泌，并将USCs/bFGF移植入DED大鼠阴茎海绵体，综合分析bFGF基因是否及如何调控移植后的USCs及局部微环境中异常的PI3K/Akt通路, 以纠正DED大鼠的阴茎海绵窦内皮功能及勃起功能，旨在探索bFGF基因调控USCs治疗DED的作用及机制，为确立USCs/bFGF作为DED的治疗新方法提供科学依据。

糖尿病性勃起功能障碍(DED)的核心发病机制是血管内皮功能障碍。我们的前期研究发现使用尿源干细胞(USCs)/bFGF能显著改善DED大鼠的阴茎海绵窦内皮细胞功能及勃起功能，但作用机制未明。因此本项目拟进一步分析索bFGF如何调控USCs纠正DED大鼠的阴茎海绵窦内皮功能及勃起功能。.本课题成功立项后，我们严格按照项目计划进行相关研究。.首先，继续分离培养USCs并进行干性与多向分化能力的鉴定，检测发现USCs具有MSC典型表面标记物CD24、CD44、CD73、CD90等及成功诱导成骨、成脂分化，发现USCs具有较强旁分泌作用，分泌多种生长因子。.接着，我们构建慢病毒/b-FGF(FGF2)载体并转染USCs，效率>95%， b-FGF表达后在体外能够诱导USCs向内皮方向分化，且是经PI3K/Akt通路调控。.随后，建立2型糖尿病勃起功能障碍（DED）大鼠模型，将USCs/b-FGF移植入DED大鼠阴茎海绵体，发现与模型组、PBS治疗组相比，USC-bFGF 治疗组的勃起功能显著改善，其阴茎组织内VEGF、CD 31、eNOS等表达显著升高。并证实USC-bFGF是经PI3K/Akt通路调控改善内皮功能和勃起功能，进而改善糖尿病性勃起功能障碍，这部份内容正在总结撰写成文中。.同时，为验证USCs在ED治疗效果的可重复性，我们还构建双侧海绵体神经损伤（CNIED）大鼠模型，移植USCsGFP/PEDF+治疗后，阴茎背神经nNOS阳性纤维数量上升，CD31、eNOS等表达上升，TGF-β1及海绵体组织凋亡指数下降，勃起功能改善，证实USCs改善ED勃起及内皮功能作用具有可重复性。此内容己发表在Cell Transplantation。.此外，我们将USCs与现有成熟的间充质干细胞-脂肪干细胞(ADSCs)进行效果对比研究，发现虽ADSCs也可通过旁分泌多种生长因子如PEDF、b-FGF，移植至CNIED大鼠模型后，发现也能改善勃起功能，但其效果较USCs没有优势，再次证明USCs是ED细胞治疗的首选种子细胞。此内容己发表在Stem Cells International。.总之，本项目证实USCs是一种无创、来源方便、疗效明显的ED治疗种子细胞，且其治疗效果不弱于ADSCs，可能机制是通过旁分泌作用实现，为干细胞治疗勃起功能障碍的临床应用奠定理论基础。