氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）通过Bcl-2穿孔机制损伤骨髓基质干细胞膜

Cell therapy with BMSCs remains a viable option for repair and regeneration of ischemic cardiac tissue. A major challenge for cell therapy is the limited cell survival after implantation. Our previous in vitro study have confirmed that the direct participation in the formation of atherosclerotic plaque-ox-LDL(oxidized low density lipoprotein), had a huge impact on the survival,proliferation and differentiation of BMSCs, and found , ox-LDL(the same concentration as the serum level of the patients with acute coronary syndrome), by damaging cell membranes, directly resulted in decreased survival. However, the specific mechanism was not ROS and pore-forming Bcl-2(Bax) increased significantly. This research aims at filtering out types of Bcl-2 relating to impaired cell membrane of BMSCs induced by ox-LDL, and further confirming the structure and dynamic procedure of Bcl-2 pore-forming by immuno-electron microscope and fluorescence microscope. By gene-modifing Bcl-2 family and adjusting the proportion of membership, we try to find out the method of blocking cell membrane damage of BMSCs induced by ox-LDL and improving the survival of BMSCs implanted into myocardium of patients with acute coronary syndrome.

骨髓基质干细胞（BMSCs）促进心肌修复与再生，具有广泛应用潜能，然而目前巨大挑战是细胞移植后有限生存率。前期我们已证实：参与形成冠状动脉粥样斑块的ox-LDL对BMSCs生存、增殖和分化产生巨大影响；急性冠脉综合征患者ox-LDL血清浓度明显升高，体外该浓度ox-LDL通过破坏细胞膜导致BMSCs死亡，其机制并非ROS，而ox-LDL作用下，BMSCs 中穿孔蛋白Bcl-2（Bax）显著升高，且呈浓度依赖性。本研究将从Bcl-2家族中筛选出与ox-LDL导致BMSCs细胞膜破损和死亡相关的类型，利用免疫电镜结合荧光显微镜验证BMSCs细胞膜和／或线粒体外膜上Bcl-2家族穿孔结构和其动态形成过程。通过基因修饰Bcl-2家族，调整成员构成比例，探讨阻止ox-LDL导致BMSCs膜穿孔及死亡的方法，并于急性冠脉综合征小鼠模型中验证，以期为改善急性冠脉综合征患者心肌中干细胞生存提供新技术。

目前糖尿病患者发病率继续增加，且年轻化，动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）是糖尿病首要死因，因此，改善ASCVD是研究热点，其中间充质干细胞（MSCs）具有强效抗炎、调节免疫作用，有望实现心血管新生，然而目前MSCs治疗ASCVD难点之一是干细胞生存率低，我们研究目的即改善MSCs生存率。目前实验结果提示动脉粥样硬化主要致病因子氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）达到高浓度及高氧化程度时，对骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）生存及增殖具有明显损伤作用，并影响MSCs旁分泌功能，抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）预处理能对抗ox-LDL，但是当BM-MSCs出现明显细胞膜损伤时，抗氧剂作用有限，此时抗细胞凋亡蛋白Bcl-2明显下降，促凋亡蛋白Bax膜结合形式明显增多，故通过免疫荧光标记Bax后，判断Bax主要集聚于线粒体膜还是细胞质膜，探索ox-LDL损伤MSCs细胞膜的机制。Bax于线粒体膜上形成穿孔结构为凋亡经典机制，ATP依赖型离子泵功能丧失，离子失衡，细胞膨胀，质膜破裂，如果Bax主要集聚于细胞质膜，则提示可能存在ox-LDL直接促使BM-MSCs质膜穿孔结构形成的特异性机制，从而为高浓度高氧化ox-LDL病理环境下干细胞生存提供新的治疗靶点。另一方面，细胞膜快速修复蛋白MG53能够修复骨髓干细胞膜，当NAC对抗ox-LDL的细胞损伤有限时，联合MG53能够明显改善骨髓干细胞生存及增殖，相关研究成果已发表SCI论文一篇，该成果进一步用于BM-MSCs，NAC联合MG53可能改善动脉粥样硬化病变局部BM-MSCs生存率及治疗效率。在此基础上，根据ASCVD病变程度，可个体化设计MSCs治疗剂量及疗程，并评估其安全性及远期预后。