CXCR7基因转染的内皮祖细胞促进糖尿病缺血性血管生成研究

Hyperglycosemia in diabetic patients reduces the number of endothelial progenitor cells (EPC) in peripheral circulation, impairs adhesion to endothelium and tuber formation of remaining EPC, damages angiogenesis and induces development and aggravation of multiple diabetic blood vessel complications. Mobilizing or transplanting EPC can relieve pathogenetic condition. The process EPC participating in angiogenesis is regulated by SDF-1. Our latest research showed that CXCR7, a new defined receptor of SDF-1, is low expressed in EPC. It mediates SDF-1 inducing EPC survival exclusively, and promotes EPC adhesion to endothelium, trans-endothelial migration and tube formation. Enhancing receptor expression can improve cell response to biochemical factor. Considering that CXCR7 can mediate multiple functions of EPC impaired in diabetic condition, we propose hypotheses that enhancing CXCR7 expression in EPC can improve EPC survival and its angiogenesis capability in hyperglycosemia. In this project, we will enhance CXCR7 expression in EPC by adenovirus transfection, and evaluate capability of high CXCR7 expressing EPC in promoting diabetic angiogenesis by in vitro experiments and diabetic hindlimb ischemia mice model, to assess the practicality of applying high CXCR7 expressing EPC as "seed cells" in therapeutic angiogenesis in diabetes mellitus，and underline molecular mechanism.

糖尿病人因高血糖，其外周循环中的内皮祖细胞(EPC)数量锐减，与内皮粘附及掺入血管能力下降，血管生成能力受损，导致多种糖尿病血管并发症的发生与恶化。体内动员或体外移植EPC能够缓解病情。EPC参与血管生成受SDF-1调控，我们最新研究发现：SDF-1新受体CXCR7在人脐带血EPC中低表达，单独介导SDF-1诱导EPC存活，并促进EPC粘附、跨内皮迁移和管样结构形成。提高受体表达量能够提高细胞对生化因子的响应。鉴于CXCR7可介导多种高血糖环境中受损的EPC功能，且在EPC中低表达，我们设想提高EPC中CXCR7表达量，能够提高其在高糖环境存活和血管生成能力。本项目拟通过腺病毒转染提高EPC内CXCR7的表达，利用体外实验及糖尿病小鼠后肢缺血模型考察高表达CXCR7对EPC参与糖尿病血管生成的促进作用，论证高表达CXCR7的EPC作为糖尿病治疗性血管生成种子细胞的可行性，并探讨其分子机制。

内皮祖细胞(EPC)在血管损伤修复及血管生成过程中起关键作用，SDF-1及其受体CXCR4/CXCR7在其中起重要的调控作用。在糖尿病环境下，EPC数量减少，功能受损，是导致糖尿病患者创伤愈合缓慢及缺血性疾病(如糖尿病病足等)难以治愈的根本原因。我们的前期研究发现CXCR7能够介导SDF-1诱导的EPC存活及血管生成。考虑到CXCR7在EPC中表达水平较低，我们设想提高EPC细胞CXCR7的表达，可能提高糖尿病环境下EPC的促血管生成能力。.在本项目主要研究内容包括：高表达人CXCR7的工程化EPC细胞，并通过体内外实验评价其促糖尿病缺血性血管生成的能力，并揭示分子机制。.利用高表达人CXCR7慢病毒转染EPC，我们成功构建高表达人CXCR7的工程化EPC细胞（Lv-CXCR7-EPC），并通过Western Blot及流式细胞术检测证实。利用ox-LDL处理体外模拟糖尿病环境，发现Lv-CXCR7-EPC与转染空慢病毒的EPC（Lv-Null-CXCR7）细胞相比具有更强的成血管能力以及存活能力。之后，我们利用db/db小鼠构建后肢缺血模型，体内证实糖尿病环境下Lv-CXCR7-EPC比Lv-Null-EPC有更强的促缺血性血管生成能力。机制研究发现：CXCR7高表达能够增强EPC抗氧化能力，改善糖尿病诱导氧化应激。CXCR7高表达还能够增强EPC细胞的Akt活性，促进细胞存活。此外，Lv-CXCR7-EPC还具有比Lv-Null-EPC更强的分泌促血管生成因子VEGF，MMP-2等的能力。.本项目顺利完成预期的研究目标，通过体内和体外实验证实提高CXCR7表达水平能够增强EPC促糖尿病缺血性血管生成能力，证实高表达CXCR7的工程化EPC细胞用于促进糖尿病缺血性血管生成的可行性及有效性, 为临床治疗糖尿病缺血性疾病提供新的策略。我们希望通过改善Lv-CXCR7-EPC的安全性并开展临床前实验评价，力争将这一研究成果应用于临床治疗糖尿病病足等疾病。