SDF-1/CXCR4信号轴在骨髓间充质干细胞归巢修复心力衰竭心肌中的作用及其机制

骨髓间充质干细胞（MSCs）移植治疗慢性心力衰竭的临床应用尚存在多方面瓶颈,如细胞移植归巢效率低下等。我们的前期实验及国外同行的研究一致表明，通过SDF-1/CXCR4信号轴动员MSCs归巢到坏死的心肌，尤其能够提高急性心肌梗死的治疗效果。然而心肌梗死后心力衰竭的心肌局部微环境已极度缺乏"吸引"干细胞趋化的细胞因子SDF-1，故不足以吸引干细胞归巢。为进一步提高MSCs归巢效率，本课题拟采用SDF-1质粒预先植入心梗后慢性心力衰竭大鼠的心肌组织中，使心肌微环境高表达SDF-1，然后通过外周静脉植入高表达CXCR4受体的干细胞，采用病理形态学、血流动力学、免疫组织化学、分子生物学技术检测其归巢心肌效果及心肌修复能力。我们期待局部心肌微环境的SDF-1分泌可以有效增强干细胞移植治疗心力衰竭的效果。该课题将进一步揭示骨髓间充质干细胞的归巢信号机制，为MSCs治疗心力衰竭的临床应用提供更多的依据。

该研究旨在研究通过增强SDF-1/CXCR4信号轴对MSCs“归巢”及心衰心肌修复的影响。该项目初期构建了基质细胞衍生因子1a –绿色荧光蛋白（SDF-1α-GFP）重组腺病毒载体并摸索其转染大鼠心肌细胞系的最佳条件；通过实验前期增强MSC表面受体CXCR4的表达，将过表达CXCR4的MSC植入到坏死心肌中，观察移植后不同时期心肌局部炎性因子的表达水平、心肌细胞凋亡、MSC归巢数量、左室扩张程度、心功能的变化、VEGF及bFGF因子的表达等指标。研究发现，MOI值为4000的Ad- SDF-1α-GFP转染H9C2细胞系48小时能达到最佳的转染效率和并最小程度损伤细胞；CXCR4过表达的MSC能够显著缓解心肌细胞凋亡、抑制炎性细胞因子TNF-α，IL-1β及IL-6的表达；缓解左室扩张和胶原沉积，增加MSC归巢和存活数量，上调VEGF及bFGF因子的基因和蛋白表达。研究证实，CXCR4过表达的MSC对于梗死后心肌修复具有抗凋亡、抗炎作用，并且增强了干细胞移植后的旁分泌作用，增强SDF-1/CXCR4信号轴可以显著提高MSCs“归巢”及心衰心肌修复的作用。