提高骨髓间充质干细胞治疗缺氧缺血性脑损伤疗效及开关机制

本课题针对骨髓间充质干细胞（MSCs）在体内转化低的难点，结合前期发现视黄酸（RA）等因子预诱导MSCs可提高移植治疗新生大鼠HIBD疗效，首次提出MSCs从增殖转向分化可能存在由一组核转录子控制的开关，核转录子RA受体信号通路可能是开关的关键元件；RA预诱导后可启动MSCs分化的开关，使MSCs变为趋向分化的敏化细胞，在特定微环境诱导下更易向特定方向分化的假设。体外在基因和蛋白水平采用沉默、兴奋、拮抗剂等方法验证RA受体信号通路在决定分化中的重要作用，探讨RA等因子调控的关键分子；体内实验验证RA等因子提高MSCs治疗HIBD疗效的开关机制。本研究对解释MSCs在体内具有较高保守性、提高其体内分化率、同时又调节微环境等诸多作用、达到更好的移植重建神经功能具有重要意义。可望为干细胞移植治疗各种疾病中普遍存在的细胞体内分化率低的问题提供新的理论依据，有十分重要的临床意义。

本课题针对骨髓间充质干细胞（MSC）在体内转化率低下，移植治疗新生儿缺氧缺血性脑损伤(HIBD)促进神经功能恢复效果有限的研究现状，结合维生素A在神经系统发育中的重要作用，及前期发现全反式视黄酸（ATRA）预诱导MSC可提高移植治疗新生大鼠HIBD疗效的基础上，首次提出ATRA可能是打开MSC从增殖向分化表型转化的开关，促进其在后续的体内外环境中更易向神经元分化，提高其移植治疗HIBD的疗效，并通过深入探讨其具体的分子机制，有望为MSC移植治疗神经系统损伤性疾病提供新的理论依据，具有十分重要的临床意义。本项目首先采用MSC体外诱导实验证实ATRA预诱导可通过上调RAR信号，调控相关胚层基因表达，促进MSC向神经元分化。在转录因子芯片筛选基础上，证实AP2转录活性对MSC体外神经分化和体内移植治疗HIBD的作用，ATRA通过RAR介导的AP2核转位和磷酸化修饰作用，上调其转录活性。MSC具有免疫调节作用，可通过分泌IL-6和IL-10等细胞因子，调节H2O2损伤微环境，降低NO浓度和胞内Ca2+内流，修复损伤的PC12细胞，在体内可调节脑组织局部TLR2的表达，抑制Bax凋亡基因水平，降低损伤局部微环境的炎性反应。MSC植入对HIBD大鼠神经功能恢复的优化中，发现分化后去分化的De-MSC具有高存活、抗凋亡的能力，可增加miR-34a表达，促进神经元样细胞分化，改善损伤微环境，更有效促进HIBD学习记忆功能的恢复。体内正常VA营养水平可提高MSCs移植治疗HIBD损伤后的学习记忆功能的疗效，其机制是VA通过RAR受体，调节TGF信号通路，增加GDNF表达，上调bcl-2表达从而抑制线粒体凋亡信号。同时，在实施过程中，针对原代MSC体外生存时间短，增殖能力有限且生物学性状易发生变化的缺点，构建增殖能力强，安全性好的可回复永生化大鼠MSCs，替代原代细胞用于MSCs体外成神经分化及体内治疗神经系统疾病的实验研究。本研究发表SCI论文12篇，影响因子共计40.726分,CSCD论文9篇，申请国家级专利5项，其中1项已获批准，课题组获得教育部科学技术进步二等奖。本项目深入阐明了维甲酸信号转导通路在神经发育及细胞分化中的具体分子机制，对于提高MSC的神经分化效率，指导MSC移植治疗临床神经系统疾病具有非常重要的临床意义。