SDF-1对心脏干细胞c-kit基因DNA甲基化调控的机制研究

c-kit is a specific surface markers of CSCs. In myocardium after AMI, the density of c-kit+CSCs and c-kit expression are increased significantly, which is a good repair effect to the injury of the myocardium. Our previous studies showed SDF-1 could increase the surface expression of c-kit, through the inhibition of DNMTs and c-kit gene demethylation，and improved the CSCs proliferation and migration abilities. However, its precise mechanism is unknown. Research showed that, miR-193a could influence the expression of c-kit gene, and miR-193a levels were inversely correlated with c-kit levels. And the expression of miR-193a could be inhibited by the activation of PI3K/Akt signaling pathway. So this project proposes in vitro and in vivo, respectively from the cytological and histological level to demonstrated that, PI3K/AKT signaling pathway could be activated by SDF-1, resulting in downregulation of miR-193a expression, c-kit gene hypomethylation, and the expression of c-kit increased, improved the CSCs proliferation and migration abilities, to repair the damaged myocardium. This study perspective to explore the related mechanism on the regulation of CSCs c-kit gene DNA methylation by SDF-1, for the treatment of ischemic heart disease with a new target.

c-kit是心脏干细胞(CSCs)特异性表面标志，心梗后c-kit表达增高，修复损伤心肌。我们的前期研究显示基质细胞衍生因子-1(SDF-1)能使c-kit基因发生去甲基化，上调c-kit基因表达，提高CSCs增殖和迁移能力。但机制不明。研究显示microRNA-193a(miR-193a)可以影响c-kit基因的表达，并且两者呈负相关。而PI3K/Akt信号通路的激活可以抑制miR-193a的表达。因此本课题拟进行体外和体内实验，分别从细胞学水平及组织学水平论证SDF-1可以激活PI3K/Akt通路，使miR-193a表达减少，进而使c-kit基因发生去甲基化，c-kit表达增加，提高CSCs增殖和迁移能力，从而修复受损心肌。本研究探索SDF-1对CSCs c-kit基因DNA甲基化调控的相关机制，为缺血性心脏病的治疗提供新靶点。

随着我国经济发展和人口老年化进程的提高，心血管疾病的发病率逐年上升。其中，冠状动脉粥样硬化性心脏病（CHD）治疗预后成为影响国民寿命和生活质量的重要疾病之一。c-kit(+) 心脏干细胞（CPCs）是一组具有多潜能分化和较强自我更新能力的CPCs，是 CPCs 移植治疗可显著改善心功能，成为研究焦点。但移植后的细胞存活率不如人意，并且随着时间的推移，干细胞存活的比例逐渐降低，CPCs 的存活率较低，仍然是限制 CPCs治疗效果的关键因素。通过酶消化成年小鼠的心肌组织及磁珠分选纯化，可以方便、稳定的获得高纯度的 c-kit(+)CPCs应用于后续的实验研究，利用经典研究生物细胞学方法如western blot及real PCR等技术，同时开创性的运用 microRNA 技术，从表观遗传学的角度探索多种生长因子及缺氧预适应条件下，对 CPCs c-kit 基因 DNA 甲基化调控的相关机制。综上所诉，本课题探讨了SDF-1α通过激活PI3K/Akt信号通路，使c-kit基因发生去甲基化，c-kit表达增加，从而增强心脏干细胞的增殖和迁移能力，促进损伤心肌的再生修复。此外，本项目在计划应有的研究还发现如下结论：IGF-1可以也通过激活PI3K/Akt信号通路，使miR-193a基因甲基化表达，进而使miR-193a表达降低，从而c-kit表达增加，从而增强c-kit心脏干细胞的增殖和迁移能力。缺氧预适应可上调 DNMT1 和 DNMT3，抑制 p53 的表达，可以促进 CPCs 抗凋亡能力。有利于揭示缺血性心脏病病理生理改变中可能存在的新机制，为缺血性心脏病的治疗提供新的靶点。