利用条件性敲除RBP-J的心脏祖细胞研究Notch信号通路在增强干细胞心脏修复中的作用

Our previous study suggested that activation of the Notch signaling pathway can promote the differentiation of cardiac progenitor cells (CPCs) to improve the heart function post myocardial infarction (AMI) and to reduce infarct size, but its mechanism is largly unknown. we hypothesized that Notch signaling pathway through SDF-1/CXCR4 axis signal transduction further to adjust downstream P38MAPK and Erk1 / 2 phosphorylation, and promote the survival of CPCs in the ischemic environment, and paracrine regulation of damaged myocardial cells, thereby enhancing cardiac repair . In this study, adenovirus-mediated transfection N1ICD direct activation of the Notch signaling pathway in CPCs, and conditional knockout RBP-J-critical transcription factor of Notch signaling , completely inactivated Notch signaling, and explore the role of RBP-J-mediated Notch signaling pathway in CPCs proliferation, apoptosis and paracrine regulation mechanisms affect the damaged myocardium. SDF-1/CXCR4, P38 MAPK/Erk1/2 signaling pathway as the main indicators, to explore the new mechanisms and new prevention strategies for stem cell based heart repair.

我们前期工作观察到激活Notch信号通路能够促进心脏祖细胞（CPCs）分化，改善急性心肌梗死（AMI）的心功能及减少梗死面积，但其机制尚不清楚。我们假设Notch信号途径通过SDF-1/CXCR4轴信号转导，进一步调节下游P38MAPK 及Erk1/2的磷酸化，促进CPCs在缺血环境中的生存，旁分泌调节受损心肌细胞,从而增强心脏修复。本研究利用腺病毒介导转染N1ICD直接激活CPCs的Notch信号通路，及条件性敲除Notch信号通路中关键性的转录因子RBP-J,使Notch信号完全失活， 探索RBP-J介导的Notch信号通路对CPCs自身增殖，凋亡及旁分泌影响受损心肌的调控机制。SDF-1/CXCR4,P38 MAPK/Erk1/2信号通路为主要指标，明确RBP-J依赖的Notch信号通路是机体内源性抗凋亡机制，以期探寻提高临床CPCs移植治疗AMI疗效的新机制。

2012年获得国家自然科学基金委资助《利用条件性敲除RBP-J的心脏祖细胞研究Notch信号通路在增强干细胞心脏修复中的作用》， 在基金的资助下，明确了Notch信号系统在心脏干细胞向平滑肌细胞分化中的重要作用，心脏干细胞外泌体在缺血再灌注损伤模型中保护缺血心肌，在体示踪IFP1.4红外荧光蛋白标记的心脏干细胞在缺血心肌的存活。心脏干细胞及IPS外泌体在心肌缺血后对心肌细胞的保护作用。同时利用RBP-J敲除的小鼠明确了RBP-J介导的Notch信号通路可通过调节bcl/bax的表达从而减少心肌细胞凋亡，并在心梗后起到保护作用。在研究中发现心肌缺血损伤后早期表现为心肌肥厚，早期心肌肥厚表现为一种维持正常心输出量的代偿机制，但是由于长期心肌肥厚会增加心肌耗氧量，引起心肌缺血和心肌细胞凋亡，同时降低心室顺应性，导致代偿机制失衡，泛素-蛋白酶系统是真核细胞中重要的蛋白降解系统，TRIM家族由于共有RING结构域，TRIM家族成员被认为具有E3连接酶活性，可以通过介导不同底物蛋白的泛素化，调控其细胞内数量及功能活性，在心肌肥厚的发生机制中有可能起着重要的作用。研究发现TRIM32通过抑制AKT信号通路来阻止心肌肥厚进程，TRIM8通过激活TAK1-P38/JNK信号通路加重心肌肥厚。为临床靶向治疗心肌肥厚提供了重要依据。