SDF/CXCR4耦合在骨髓间充质干细胞向膀胱平滑肌细胞转化中的作用

膀胱替代治疗是目前临床应用最多的空腔器官替代治疗,多采用自体胃肠道作为替代材料,功能上有诸多不能令人满意的地方。近来组织工程技术的发展为膀胱替代治疗提供了新的选择，国外学者报道组织工程膀胱（7例）用于临床获得成功，展示了该技术广阔的应用前景。然而，种子细胞来源不足是目前制约该技术进一步发展的关键问题之一。近来资料显示，骨髓间充质干细胞（MSC）在膀胱壁微环境中能够向膀胱平滑肌细胞转化，有可能是膀胱重建的一种较好的种子细胞来源。但是，是什么微环境因素启动了MSC向膀胱平滑肌细胞的转化？信号途径是什么？哪一亚类的MSC执行了这种转化？本项目研究基质细胞衍生因子（SDF）在MSC向膀胱平滑肌细胞转化过程中的作用及相关的信号途径，并研究具有SDF膜受体CXCR4的MSC有无向膀胱平滑肌细胞转化的特性，这些工作的完成将有助于回答上述重要但还不清楚的问题，并有可能为膀胱重建提供一种实用的优化细胞来源。

种子细胞的来源不足是目前限制组织工程膀胱进一步研发的瓶颈。骨髓间充质干细胞是一类具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的特殊细胞。近来研究显示骨髓间充质干细胞在膀胱壁微环境中能够向膀胱平滑肌细胞转化。但骨髓间充质干细胞是如何转化为膀胱平滑肌细胞以及转化的信号途径尚未完全阐释清楚。本项目研究了SDF/CXCR4耦合在骨髓间充质干细胞向膀胱平滑肌细胞转化中的作用及可能的细胞信号通路。通过RT-PCR，Western Blotting以及免疫化学等检测显示：采用基质细胞衍生因子诱导骨髓间充质干细胞14天后，体外培养的骨髓间充质干细胞表达膀胱平滑肌的标志物（平滑肌肌球重链蛋白，α-SMA），提示对于具有膀胱平滑肌转化能力的骨髓间充质干细胞，局部高浓度基质细胞衍生因子会启动这些干细胞向膀胱平滑肌细胞的转化；同时在基质细胞衍生因子诱导培养骨髓间充质干细胞的同时，给予CXCR4的特异性拮抗剂AMD3100后，基质细胞衍生因子促骨髓间充质干细胞表达膀胱平滑肌细胞特异蛋白的作用部分受抑，表明SDF/CXCR4信号途径参与了骨髓间充质干细胞向膀胱平滑肌细胞转化的过程。我们通过建立膀胱修复重建动物模型，采用复合骨髓间充质干细胞的生物材料修复膀胱缺损，通过膀胱造影、HE、Masson三色法等研究重建后膀胱的形态功能情况，发现骨髓间充质干细胞在膀胱修复重建中能够促进膀胱组织的再生和修复重建。据此，我们认为基质细胞衍生因子可以促进骨髓间充质干细胞向膀胱平滑肌细胞转化，SDF/CXCR4信号途径参与了该转化过程，骨髓间充质干细胞是组织工程膀胱修复重建的一种较好的种子细胞来源。