心脏干细胞源外泌体circRNA调控心肌梗死后血管新生的机制研究

Recent studies indicate that cardiac stem cell-derived exosomes ，which carry noncoding RNAs ，such as microRNAs and lncRNAs、circRNA, are important mediators for the paracrine effect. Our previous studies showed CSC derived exosomes effetiently promote angiogenesis of cardiomyocytes although the specific mechanisms were largely not understood.So we hypothesize that the ischemic and hypoxic myocardium microenvironment after acute myocardial infarction (MI) induces CSC to secret function specific exosomes. Then circRNAs are transported to insulted cardica microvascular endothelial cells by exosomes, which promote angiogenesis after acute myocardial infarction . Bioinformatics and circRNA High throughput sequencing are employed to filter out the restoration and regeneration regulating circRNA from exosomes. Then the regulatory mechanisms, especially the epigenetic effect of exosome on angiogenesis and the mutual effects between exosome and cardica microvascular endothelial cells will be studied in vitro and in vivo. Our study aims at understanding the reciprocity between CSC and microenvironment and providing new molecular biomarkers for the prevention and treatment of ventricular remodeling after acute myocardial infarction.

新近研究表明含有大量非编码RNA（如microRNAs、lncRNAs、circRNA）的心脏干细胞（CSCs）源外泌体（exosome）可在细胞与细胞之间进行信息交流，可能是介导旁分泌效应的重要载体。本课题组前期研究发现，心脏干细胞源exosome可促进心肌梗死区域新生血管形成，改善心肌梗死后心功能，但具体机制尚不明确。因此，我们提出如下假设：心肌梗死后移植的CSCs在氧化应激微环境中可能分泌功能变异的exosome，将circRNA等遗传信息传递至心肌微血管内皮细胞，促进新生血管形成，发挥改善心功能的作用。本项目拟结合二代测序和生物信息学等筛选出CSCs源exosomes中调控血管新生作用相关的circRNA，在整体动物、细胞和分子水平全面观测exosome与心肌微血管内皮细胞的交互作用，并深入研究心脏干细胞源外泌体circRNA在表观遗传学层面影响心肌梗死后血管新生的分子机制。

心肌微血管内皮细胞（cardiac microvascular endothelial cells，CMVECs）通过循环相互连接，在心肌细胞（cardiomyocytes ，CMs）之间形成连续的内皮，对调节和维持心脏功能起着不可或缺的作用。心肌梗死后局部氧化应激环境下，心肌微血管内皮细胞凋亡、坏死，增殖和迁移受限，严重破坏微血管的完整性，使得冠脉再通后心肌细胞水平灌注不充分，促使原本存活的心肌细胞凋亡或坏死，在多种病理生理作用下出现心脏结构和功能的改变，最终导致患者出现心功能不全和心源性死亡。近年来，细胞旁分泌效应在改善心肌梗死局部微环境、修复梗死心肌中发挥着举足轻重的作用，其中外泌体（exosomes）是旁分泌途径发挥作用的主要物质，已经成为血管再生和心脏修复的关键调节剂。Exosomes富含非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs）、蛋白质、细胞因子等生物活性物质，能够介导细胞与细胞之间的信息交流，其中外泌体源circRANs因具有更好的保守性及稳定性而备受关注。研究表明心肌细胞可通过释放exosomes（CMs-exosomes）至周围接触细胞（成纤维细胞，内皮细胞等），通过细胞间交互作用调控靶细胞的生物学活性，但具体机制不明。本课题前期研究发现，缺氧预处理（Hypoxic preconditioning，HPC）心肌细胞exosomes可通过传递高表达的circHIPK3减少小鼠心梗面积，增加梗死边界区新生血管密度。而目前，关于缺氧预处理心肌细胞源exosomal circHIPK3调控氧化应激状态下CMVECs凋亡、增殖及迁移的机制研究尚未见报道。因此本研究拟在前期研究的基础上，进一步在体外建立急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）氧化应激微环境，探讨缺氧预处理心肌细胞源exosomal circHIPK3对氧化应激环境下CMVECs凋亡的调控作用及其相关机制。