miR-34a通过调控自噬优化骨髓间充质干细胞治疗糖尿病心肌梗死的研究

Permanent damage of hyperglycemia exposure is the main reason for poor prognosis of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) based therapy for diabetes myocardial infarction. Pathophysiological studies showed that autophagy was involved in the damnify of BMSCs under hyperglycemia, however its regulating mechanisms remain unclear. Our previous studies have shown that miR-34a was highly related to BMSCs’ viability, apoptosis and senescence during hypoxia and serum deprivation and relevant studies indicated that miR-34a was upregulated under hyperglycemia. So we hypothesized that miR-34a could regulate autophagy and then affect BMSCs’ biological function under hyperglycemia, thereby affecting the efficiency of BMSCs based therapy for MI. In this project, we aimed at investigating the dynamic regular pattern of BMSCs’ biological function, autophagy and miR-34a expression under hyperglycemia, and exploring the effect of miR-34a intervention in BMSCs under hyperglycemia and the underline mechanism. This project will identify the mechanisms of how hyperglycemia exposure damaged the biological functions of BMSCs and provide broad prospects for BMSCs based therapy for diabetes MI in clinical.

持续高糖应激对骨髓间充质干细胞的损害是糖尿病心肌梗死预后不良的重要因素，病理生理学研究表明自噬介导高糖对骨髓间充质干细胞的损伤，但高糖下自噬发生和调控机制尚不明确。我们前期研究表明miR-34a与缺血缺氧条件下骨髓间充质干细胞的活力、凋亡和衰老等功能变化密切相关，且相关研究表明miR-34a在高糖暴露下持续升高。因此，我们首次提出假说即miR-34a可上游调控自噬的发生以影响高糖暴露下间充质干细胞的功能，从而影响高糖暴露下干细胞对心肌梗死修复能力。本项目将明确长期高糖暴露下干细胞功能变化与miR-34a表达及能量代谢信号通路自噬三者之间交互影响的关系，并探究干预miR-34a表达对高糖状态下间充质干细胞功能影响及其具体分子机制，以期探索优化干细胞治疗糖尿病心肌梗死新的调控靶点，为临床伴发糖尿病的心肌梗死患者的干细胞治疗提供新思路和奠定基础，有广阔的临床应用前景。

间充质干细胞移植是缺血性心肌病的有效治疗方案，然而来于糖尿病患者的间充质干细胞却无力完成这一任务。相关研究表明miR-34a在糖尿病病人体内升高，但是miR-34a与糖尿病间充质干细胞的关系需要进一步阐明。本课题采用体外实验与体内实验结合，运用生物信息学、蛋白质生物化学、细胞生物学等方法与技术，探究长期高糖暴露下骨髓间充质干细胞（MSCs）的功能变化及其中miR-34a的作用，以及miR-34a与SIRT1/FoxO3a自噬的关系，研究表明慢性高糖暴露导致MSCs衰老、旁分泌功能降低、增殖能力减退。miR-34a在慢性高糖暴露中表达增加，进而影响SIRT1/FoxO3a自噬的能量代谢途径，从而加重高糖培养下MSCs活力降低，衰老增加，旁分泌功能受损。进一步体内研究发现抑制miR-34a表达后，高糖培养下间充质干细胞的功能得到修复，并且这类MSCs在心肌梗死中的修复能力增强，心肌梗死后疤痕面积降低。提出miR-34a inhibitor预处理MSCs的移植将为心肌梗死和糖尿病患者的临床干细胞治疗提供新的思路和广泛的临床应用。本项目资助发表核心论文6篇，SCI论文1篇，待发表SCI论文2篇。培养硕士生3名，其中2名已取得硕士学位，1名在读。项目投入经费20万，支出18万，各项支出基本与预算相符，剩余经费2万，剩余经费计划应用于本项目研究后续支出。