Notch信号通路在骨髓间充质干细胞诱导分化为房室传导样细胞中的作用及机制研究

Due to the defects of electronic pacemaker, the biological pacemaker has become the hot topics to treatment of atrioventricular block. Previous studies suggest that bone marrow mesenchymal stem cells can differentiate into atrioventricular conduction-like cell. But the lower differentiation efficiency is the bottleneck restricting the development of the technology. Therefore, seeking a good molecular targets to promote bone marrow mesenchymal stem cells differentiation into atrioventricular conduction-like cell is the focus of the present study. Notch signaling pathway, as information exchange molecular between neighboring cells, widely distributed in the heart. Earlyer research has shown that Notch is involved in the formation of the atrioventricular node, and Notch activation can promote mesenchymal stem cells differentiation into Nerve purkinje cell, the development of atrioventricular conduction system and the formation of atrioventricular bypass, and enables the original embryonic cardiomyocytes to conduction like cell differentiation. Therefore, We speculate that the Notch plays an important role in bone marrow mesenchymal stem cells differentiation into atrioventricular conduction-like cell. To test this hypothesis, we will use the technology of biological engineering and molecular biology, within cells - animal levels, to explore the role and mechanism of the Notch signaling pathway in inducing mesenchymal stem cells differentiation into the atrioventricular conduction-like cell. The Achievements will provides the theoretical foundation for reengineering atrioventricular node so as to construction of physiologic biological pacemaker.

由于电子起搏器的诸多缺陷，目前生物起搏器已成为治疗房室传导阻滞研究的热点。研究提示，骨髓间充质干细胞可诱导分化为房室传导样细胞，且由于其低免疫性和易获得性，被广泛用于生物起搏器的基础研究，但其分化效率仍较低是制约该技术发展的瓶颈。因此，寻求良好的分子靶点，促进骨髓间充质干细胞向房室传导样细胞分化是目前研究的重点。Notch信号通路为邻近细胞之间信息交流平台，广泛分布在心脏系统。研究显示，Notch能促进间充质干细胞向神经浦肯野细胞分化，并参与了房室结的形成，Notch激活可促进房室传导系统的发育，并能使原始胚胎心肌细胞向传导样细胞分化。因此，我们推测Notch可能在骨髓间充质干细胞向房室传导样细胞分化中扮演重要角色。为此，我们将采用生物工程及分子生物学技术，从细胞-动物模型两个层次，探讨Notch信号通路在间充质干细胞向房室传导样细胞分化中的作用及机制，为构建生理性生物起搏器打下理论基础。

因电子起搏器存在诸多缺陷，生物起搏器目前已经成为研究的热点。既往已证明Notch通路参与房室结的形成并可促进房室传导系统的发育。因此我们研究的目的是研究Notch通路激活的是否能够诱导骨髓间充质干细胞向房室传导样细胞分化及其机制。我们发现notch1过表达后传导样细胞相关标志物表达量极低，而α-SMA和肌钙蛋白的表达量增高。因此我们猜测notch1可以诱导骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化，但诱导其定向分化为成熟传导样细胞的量极低。同时α-SMA表达量增加表明notch信号通路可能参与了纤维化的过程。. 心肌纤维化是心肌重构发生的重要病理过程, 能够引起心力衰竭甚至死亡。心脏成纤维细胞活性异常是心肌纤维化的关键事件。心脏成纤维细胞异常增殖并转化为肌成纤维细胞以及心肌细胞外基质代谢 紊乱导致沉积是心肌纤维化形成的主要病理基础。心肌纤维化发生的分子机制较复杂, 已发现多种信号通路参与了心肌纤维化的发生。.Notch通路是心脏纤维化的保护因子，但其潜在机制尚不清楚。Hif1α是缺氧反应的主要调节剂。Hif1α在notch信号通路调节心脏成纤维细胞功能的过程中发挥的作用尚不清楚。既往研究证明RhoA / ROCK信号通路参与了心脏纤维化，并且在许多病理生理过程中都是Hif1α的上游途径。本研究旨在确定常氧条件下Notch3对心脏成纤维细胞功能的影响及其与RhoA / ROCK /Hif1α通路的关系。首先，我们证明notch3可以抑制细胞增殖，阻止心脏成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化并促进心脏成纤维细胞的凋亡。其次，我们发现常氧状态下，notch3对心脏成纤维细胞的功能的调节是通过抑制RhoA / ROCK /Hif1α信号通路发挥作用。最后在动物实验中验证细胞实验的结果。结果显示：notch3过表达可以减低RhoA, ROCK1, ROCK2和Hif1α的表达，进一步抑制心肌梗死后心肌纤维化。. 根据这些结果，我们得出结论，Notch3通过抑制RhoA / ROCK /Hif1α轴调节心脏成纤维细胞的增殖，凋亡和成纤维细胞向成肌纤维细胞的转化。这些发现对于进一步了解心脏纤维化的发病机制具有重要意义，并为未来治疗提供了新思路。