Notch信号通路在VEGF促骨髓间充质干细胞向血管内皮细胞分化中的作用研究

Bone marrow mesenchymal stem cells ( bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs ) with its powerful ability to self-renewal and differentiation potential become focus on cell replacement therapy research in multiple system disease. But the current MSC differentiating into endothelial cells specific mechanism research is still in the initial stage of exploration, research from MSC to VEC directional differentiation mechanism will be helpful in clinical application of MSC with ischemic heart disease, reduce security risks. Based on the prior work foundation we found Notch signal can promote MSC differentiating into endothelial cells, but their specific activation mechanism is not clear. Therefore, in this project we proposed an in vitro model of Notch pathway activation in the specific process and its effect on MSC to endothelial cell differentiation was studied in detail, and explore the transplantation with high expression of Notch MSC cells in the body repair for ischemic heart disease model endothelial defects in mice. This research is expected to reveal MSC endothelial differentiation of major signaling pathways as well as MSC in endothelial cells injury repair and to provide experimental basis for clinical use.

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)以其强大的自我更新能力和分化潜能成为多系统疾病细胞替代治疗研究的热点。但目前MSC向内皮细胞分化的具体机制研究尚处于初步探索阶段，研究MSC向VEC定向分化的机制将有助于MSC在缺血性心脏病的临床应用，降低安全风险。基于之前的工作基础我们发现Notch信号能够促进MSC向内皮细胞分化，但其具体激活机制不清。为此，在本课题中我们拟通过体外模型对Notch通路的激活具体过程及其对MSC向内皮细胞分化的作用进行详细研究，并探索移植Notch高表达MSC细胞在体修复缺血性心脏病模型小鼠内皮缺损的作用。本研究有望揭示MSC内皮分化的主要信号通路同时也为MSC在内皮细胞损伤修复等临床应用提供实验依据。

骨髓间充质干细胞的多向分化能力使其成为干细胞移植的热点，为再生医学和组织工程带来新的思路，但是目前BMSC移植疗效有限，需要进一步探索提高细胞分化能力和转化效率，Notch信号作为在心血管发育和血管再生中的重要信号通路，在血管内皮出芽和血管形成中与VEGF协同作用，Notcn信号系统在BMSC向内皮细胞分化中起的作用是我们研究主要内容。我们分三个部分探讨了Notch信号在诱导人骨髓间充质干细胞向内皮细胞分化中的作用，第一部分结果提示诱导10天后不同浓度VEGF均可诱导内皮细胞标志物表达，诱导后细胞具备了体外成血管能力和吞噬低密度脂蛋白能力，第二部分构建了DLL4过表达和干扰表达的细胞模型，并验证其构建成功，第三部分检测了DLL4干预细胞诱导后细胞内皮标志物和内皮细胞特性的变化，结果提示hBMSCs向内皮诱导分化过程中下游信号NICD、Hes1,、Hes5被激活，DLL4过表达促进hBMSC向血管内皮分化及分化后细胞体外成血管能力，DLL4干扰减少向血管内皮分化及分化后细胞体外成血管能力，体外成血管和吞噬ac-LDL能力也下降；DAPT在诱导早期阻断Notch减少细胞体外成血管环能力，诱导晚期阻断Notch通路提高细胞体外成血管样环能力。提示Notch信号通路可能在诱导分化的不同阶段发挥不同的作用。该结果为提高BMSCs向内皮细胞转化效率及改进干细胞临床移植疗效提供了理论基础。