低氧微环境中HIF-1α/Notch信号通路调控Tbx18+CPCs向CoSMCs分化的机制研究

Uncovering the mechanisms of the origin of coronary smooth muscle cells (CoSMCs) is of great significance to research the development and regeneration of coronary. The development of embryonic cardiovascular system is carried out in a hypoxic microenvironment. Tbx18+ cardiac progenitor cells (CPCs) can differentiate into CoSMCs. Notch signaling is specifically required for CoSMCs differentiation. It has not yet been elucidated whether the differentiation of CoSMCs derived from Tbx18+CPCs is regulated by hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α).We hypothesized that the HIF-1α-mediated Notch signal pathway plays an important role in the regulation of differentiation of CoSMCs derived from Tbx18+CPCs. Our work will reveal the spatial and temporal expression of HIF-1α and Notch signal during the differentiation of CoSMCs derived from Tbx18+CPCs, using Tbx18 lineage-tracing mice. Conditional knockout of HIF-1α and specific blockade of Notch signaling pathway will be employed to reveal their effects on differentiation of CoSMCs. This topic has significant meaning for elucidating the mechanism of the differentiation of CoSMCs derived from Tbx18+CPCs.

揭示冠脉平滑肌细胞（CoSMCs）的起源及分化机制对冠脉的发育及再生具有重要研究意义。胚胎心血管系统的发育是在低氧微环境中进行的。Tbx18+心外膜祖细胞（CPCs）具有分化为冠脉平滑肌细胞的潜能。Notch信号通路是CoSMCs分化的关键调控因素。但低氧诱导因子HIF-1α是否调控低氧微环境中Tbx18+CPCs向CoSMCs的分化尚不明确。故提出假说：HIF-1α/Notch信号通路可能是调控低氧微环境中Tbx18+CPCs向CoSMCs分化的重要机制。本课题拟用Tbx18谱系示踪小鼠揭示Tbx18+CPCs向CoSMCs分化过程中HIF-1α及Notch信号通路的时空表达模式；用条件性HIF-1α敲出小鼠和特异性阻断Notch信号通路，揭示其对CoSMCs分化的影响，以期阐明HIF-1α/Notch信号通路在低氧微环境中调控Tbx18+CPCs向 CoSMCs分化的作用。

研究冠脉平滑肌细胞（CoSMCs）的起源及分化机制对冠脉的发育及再生具有重要意义。本课题最初提出假说：HIF-1α/Notch信号通路可能是调控低氧微环境中Tbx18+CPCs向CoSMCs分化的重要机制。为证实上述假说，本课题从以下三个方面进行了研究：（1）生理状态下Tbx18+CPCs向 CoSMCs 分化过程中 HIF-1α 及 Notch 信号通路相关因子的时空表达模式。（2） 体内分别干预 HIF-1α、 Notch 信号通路，观察其对胚胎发育早期Tbx18+CPCs 向 CoSMCs 分化的影响。（3）体外低氧培养 Tbx18+CPCs，分别干预 HIF-1α 及 Notch 信号通路关键因子 RBPJ，观察对 Tbx18+CPCs 向 CoSMCs 分化的影响。主要研究成果及进展情况如下：（1）在组织水平示踪Tbx18+CPCs 向 CoSMCs的分化进程。（2）在细胞水平揭示了Agrin通过YAP促进胚胎心外膜细胞增殖的机制。（3）在细胞水平揭示自噬参与心外膜细胞向冠状动脉平滑肌细胞分化，并在组织水平揭示自噬对冠状动脉平滑肌发育的影响。（4）研究心外膜祖细胞上1-磷酸神经鞘氨醇（S1P）受体的表达，并通过细胞试验揭示S1P诱导心外膜祖细胞向平滑肌细胞分化。（5）在组织水平研究Agrin在心肌及心外膜上的时空表达，并揭示了Agrin通过Notch-1信号通路调控心外膜祖细胞向平滑肌细胞分化机制。通过对上述假说的研究及验证，初步揭示 Tbx18+CPCs 分化为 CoSMCs的调控信号。其具体调控机制，尚需进一步研究。