BMP/Smad 信号通路调控胚胎Tbx18心外膜细胞向心肌细胞、血管平滑肌细胞分化的分子机制研究

心脏干细胞心肌再生治疗为心肌梗死提供了新的治疗方法，明确其定向分化的机制和调控因素将加速其运用于临床。课题组在前期工作中发现胚胎Tbx18 心外膜细胞具有体内外分化为心系细胞的潜能，但机制不明。BMP/Smad信号通路在干细胞分化中起重要作用。本项目拟用Cre/loxp重组酶系统建立干细胞分化追踪体系，在BMP2和BMP4诱导胚胎Tbx18 心外膜细胞分化时分别用Noggin 和SiRNA-Smad4进行调控，观察BMP/Smad信号通路关键分子的表达、磷酸化水平及细胞内分布的变化，比较心肌细胞、血管平滑肌细胞分化的比例，分析其相关转录因子和蛋白的变化；从而阐明BMP/Smad信号通路调控胚胎Tbx18 心外膜细胞向心肌细胞、血管平滑肌细胞分化的分子机制，并探讨能否通过调控BMP/Smad信号通路促进心肌细胞、血管平滑肌细胞的分化，为临床运用胚胎Tbx18 心外膜细胞心肌再生提供理论基础。

心脏干细胞心肌再生治疗为心肌梗死提供了新的治疗方法，明确其定向分化的机制和调控因素将加速其运用于临床。本课题探索了TGFβ1/Smad 信号通路在心外膜细胞向血管平滑肌、心肌细胞分化中的作用。结果发现：(1) 心外膜细胞表达TGFβ1Ⅰ型受体ALK1、ALK5；TGFβ1干预后ALK5表达水平明显增加，ALK5应答TGFβ1 /Smad信号途径；(2) TGFβ1 诱导心外膜细胞后表达血管平滑肌细胞特异性基因及蛋白，但不表达心肌细胞特异性基因及蛋白；TGFβ1显著磷酸化Smad3蛋白；(3) 拮抗TGFβ1/Smad信号通路后，TGFβ1 诱导心外膜细胞向血管平滑肌细胞分化率显著下降。这些研究结果提示：TGFβ1诱导心外膜细胞分化为血管平滑肌细胞，但不能分化为心肌细胞；ALK5、Smad3介导了诱导分化过程，拮抗TGFβ1/Smad信号通显著减低其分化率；TGFβ1/Smad信号通路在心外膜细胞向血管平滑肌细胞分化过程中有着重要作用。