衰老下调骨髓祖细胞CXCR4表达影响血管新生能力的机制研究

动脉阻塞导致心肌梗死、脑卒中及下肢缺血，且因老年人动脉粥样硬化严重性与糖尿病发病率的增高而更为常见。近年来新兴的细胞治疗是一种相对于传统治疗手段低成本、低风险的治疗方案。但最有可能从中获益的老年患者却因自身祖细胞数量的减少和细胞功能的衰退使之在该人群中疗效不佳，限制了其实际应用。申请人已证实衰老可使BMC表面CXCR4表达受损，但目前国内外尚无报道证明这种缺陷与细胞血管生成能力的下降是否相关。本项目将通过体外及在体实验，采用基因转染、联体模型等手段，探讨衰老对BMC参与血管生成过程的具体影响，明确其中CXCR4的重要性及其相关的分子机制，试图阐明CXCR4在衰老细胞中表达及功能缺陷与衰老人群基于血管再生的细胞治疗应用疗效不佳的相应关联。阐明衰老损害SDF-1/CXCR4信号通路的相关机制能为提高临床细胞治疗疗效提供理论依据，将为众多患者提供另一种低风险、低成本的治疗方案。

动脉粥样硬化导致心肌梗死、脑卒中及下肢缺血，且在老年人群中因疾病严重性与糖尿病发病率增高等因素而更为常见。细胞治疗心脑血管疾病是近年来研究的热点，但是，最有可能从中获益的老年患者却因自身祖细胞数量的减少盒细胞功能的衰退使这一治疗方法在该人群中疗效不佳，限制了其实际应用。目的：探索衰老对骨髓祖细胞(BMCs)参与血管生成过程的具体影响，明确其中CXCR4的重要性及相关分子机制，阐明CXCR4在衰老细胞中表达及功能缺陷与衰老人群基于血管再生的细胞治疗方法疗效不佳的相应关联。方法：在体外，检测并比较来源于老年（18月龄以上）及年轻（2月龄）小鼠BMCs的CXCR4表达，比较两者对间质细胞衍生因子1(SDF-1)的不同反应能力，以细胞粘附试验检测BMCs对HUVEC的粘附能力，以Transwell试验及垂直胶原凝胶侵袭试验检测细胞迁移能力，以Matrigel管腔形成试验检测BMCs的血管生成能力，Western Blot检测相关蛋白的表达以探索可能的作用机制；在体内，利用老年及年轻小鼠、GFP转基因小鼠、CXCR4基因敲除(MKO)小鼠，建立配对连体共生-后肢缺血模型，观察BMCs向配对小鼠缺血部位的动员、入驻及血管新生能力，评价衰老通过CXCR4对这一过程的影响；建立急性心肌梗死动物模型，以MSCs和经过不同处理后的MSCs进行移植，应用Masson染色评估心梗面积，power-lab系统进行血流动力学检测或心超评估心功能改变。结果和结论：1）衰老使BMCs增殖、粘附、迁移及血管新生能力明显衰退；2）其中的分子机制可能与衰老下调沉默信息调节因子1(SIRT1)，继而影响CXCR4/SDF-1信号，并进一步使Akt活化、MMPs失调相关；3）通过上调上游信号SIRT1，可逆转衰老对骨髓间充质干细胞(MSCs)的功能损害，从而提高衰老MSCs对心肌梗死后心功能的改善作用。