IKCa通道对人成体心脏干细胞迁移、分化的调控作用及其在心肌缺血损伤修复中的意义

The reduction of cardiac myocytes contributes to the development of chronic heart failure induced by myocardial ischemia or infarction.Stem cells could reverse this pathological process.Human adult cardiac stem cell (hCSC) could be the optimal stem cell source. But biological characters of hCSC still be unclear. Intermediate-conductance calcium activated K+ channel has been reported to modulate migration of embryonic stem cells；and hyperpolarization furthers differentiation of foetus cardiac stem cell. Our experiment data show that high expression of IKCa on hCSC can lead to the more negative membrane potential；the blocker of IKCa can inhibit migration of hCSC. Therefore, we hypothesize that IKCa could modulate migration and differentiation of hCSC through changing membrane potential. Using patch-clamp, cellular and molecular techniques, and myocardial ischemia model in mice, we will demonstrate the hypothesis. The results will not only elucidate the modulation of hCSC by IKCa channels, but also help to find new drug targets which could modulate hCSC to repair damaged heart.

心肌细胞数量减少是导致慢性心力衰竭发生的关键，采用干细胞补充失去的心肌细胞可逆转该病理进程。人心脏中存在的成体心脏干细胞（hCSC）可能是最佳的干细胞来源，但目前对hCSC迁移、分化调控机制缺乏认识是制约其深入研究及临床应用的瓶颈。中电导钙激活钾通道（IKCa）可调控胚胎干细胞迁移；细胞膜超极化可促进胎儿心脏干细胞分化。预实验发现：hCSC表达IKCa，且高表达IKCa的hCSC膜电位更负；IKCa特异性抑制剂可明显抑制hCSC迁移，故推测：IKCa可能通过影响细胞膜电位、SDF-1/CXCR4轴和细胞内钙离子调节hCSC的迁移及分化，参与心肌缺血损伤修复。本项目拟采用膜片钳、细胞与分子生物学技术及裸鼠心肌缺血模型，研究IKCa对hCSC迁移、分化的调控作用和机制，探讨其在心肌缺血损伤修复中的意义。研究结果将有助于阐明hCSC迁移、分化调控的机制，为药物调控hCSC修复受损心脏提供新靶点。

心肌细胞数量减少是心肌缺血、梗死导致慢性心力衰竭发生发展的关键，采用干细胞补充失去的心肌细胞可能从根本上逆转该病理进程。人心脏中存在的成体心脏干细胞（hCSC）可能是最佳的干细胞来源，但目前对hCSC迁移、分化等生物学行为调控机制认识缺乏是制约其深入研究及临床应用的瓶颈。以往研究表明：钙激活钾通道可调控胚胎干细胞迁移；细胞膜超极化可促进胎儿心脏干细胞分化。我们前期实验发现：hCSC功能性表达中电导钙激活钾通道IKCa且高表达IKCa的hCSC膜电位更负；IKCa特异性抑制剂可明显抑制hCSC迁移，故推测IKCa可能通过影响细胞膜电位调节hCSC迁移和分化。本项目拟采用RNA干扰、膜片钳、动物模型等手段系统研究IKCa对hCSC迁移、分化的调控作用和机制，探讨其在心肌缺血损伤修复中的意义。主要完成了以下工作：1）IKCa对hCSC迁移的调控作用。结果表明，抑制IKCa通道功能对hCSC自发迁移行为有抑制作用。2）IKCa对hCSC分化的调节作用。分离、培养hCSC，体外诱导其向心肌细胞分化，诱导分化期间抑制IKCa通道功能对hCSC向心肌细胞的分化有抑制作用。项目按计划书研究内容进行了实验，但实验过程中出现了人员调整等改变，特别是影响了hCSC的获取，也影响了后续实验进行，目前该困难已克服。在本基金的资助下，目前已发表SCI论著1篇，EI收录1篇，拟发表1篇。培养研究生1名在读。