维持早期内皮祖细胞干性诱导工程血管内皮化的研究

Stabilizing pluripotency of early endothelial progenitor cells （EPCs）can promote the endothelialization of blood vessel by paracrine, which become a new breakthrough to overcome thrombogenesis and intimal hyperplasia. But the mechanism is unclear. Recently,studys revealed mTOR can stabilize the pluripotency of stem cells and repress differentiation. Our previous study found neurotrophic factors can induce endothelialization of tissue engineered blood vessel by affecting EPCs. Based on this, this project study the role of neurotrophic factors to maintain early EPCs' pluripotency and molecular mechanism. And elucidating the effect and related mechanism of keeping the pluripotency of early EPCs in the endothelialization of tissue engineered blood vessel. Molecular biology technology will be used in qualitative and quantitative study to determine whether the neurotrophic factor family members BDNF can promote the maintainance of early EPCs' pluripotency by activiting mTOR in vitro and in vivo ; and we will use parallel-plate flow chamber and PTCA C57BL/6 mice model to clarity the effect and mechanism of stabilizing of early EPCs' pluripotency in the process of paracrine, proliferation, homing and endothelial repairing；furtherly, agonist of mTOR will used to modify the small diameter tissue engineered blood vessel and study the role of keeping early EPCs' pluripotency in endothelialization of tissue engineered blood vessel in vivo. We will provide a new perspective for the tissue engineered blood vessel endothelialization?when this project finish.?????

早期内皮祖细胞干性维持能更好的发挥旁分泌功能促进工程血管内皮化，将是解决小口径工程血管血栓形成和内膜增生的新突破点，但机制尚不清楚。基于mTOR在维持干细胞干性、抑制分化中的重要作用，在前期研究发现神经营养因子能通过作用于内皮祖细胞诱导工程血管内皮化提高其通畅率的基础上，本项目深入研究神经营养因子对早期内皮祖细胞干性的维持作用及分子机制，进一步阐明早期内皮祖细胞干性维持对工程血管内皮化的影响及相关机理。1）内皮祖细胞分离培养，离体和在体研究神经营养因子家族成员BDNF是否通过激活mTOR促进早期内皮祖细胞干性维持；2）运用平行板流动腔及PTCA模型阐明早期内皮祖细胞干性维持对其旁分泌、增殖、归巢和内皮修复的影响及机制；3）进一步发挥课题组优势将mTOR激动剂修饰小口径工程血管进行体内构建，研究早期内皮祖细胞干性维持在工程血管在体内皮化中的作用及机理。项目完成将为工程血管内皮化提供新的视角。

早期内皮祖细胞干性维持能更好的发挥旁分泌功能促进工程血管内皮化，将是解决小口径工程血管血栓形成和内膜增生的新突破点，但机制尚不清楚。基于mTOR在维持干细胞干性、抑制分化中的重要作用，在前期研究发现神经营养因子能通过作用于内皮祖细胞诱导工程血管内皮化提高其通畅率的基础上，本项目深入研究神经营养因子对早期内皮祖细胞干性的维持作用及分子机制，进一步阐明早期内皮祖细胞干性维持对工程血管内皮化的影响及相关机理。课题按计划顺利进行,取得研究计划的相关研究数据并证实了预期结论，同时发现了神经轴突导向分子Netrin-1能够通过诱导神经支配的工程血管体内构建，通过调控内皮化和平滑肌化水平，提高工程血管远期通畅率。还发现BDNF还能促进微血管的再生，在治疗糖尿病溃疡中能够促进毛细血管的再生来诱导皮肤的修复和愈合。主要研究发现如下：.1、前期研究发现早期内皮祖细胞上表达BDNF受体TrkB。BDNF诱导铁丝损伤后C57BL/6小鼠内皮祖细胞动员，并能诱导内皮祖细胞归巢于血管受损部位。BDNF修饰的材料能够捕获流体中的内皮祖细胞。BDNF修饰的小口径工程血管移植后通畅率明显提高，内皮化和平滑肌化水平良好。.2、在发现神经突起导向分子Netrin-1能够调控早期内皮祖细胞干性的基础上，进一步证实通过抑制mTOR可以阻断其干性，影响早期内皮祖细胞的旁分泌、管型形成。.3、通过层层自组装构建神经因子复合修饰的组织工程血管，达到有效偶联与缓慢控释相结合的目的。.4、将组织工程血管移植后发现能够促进内皮祖细胞归巢从而诱导工程血管内皮化，有效抵抗内膜增生和血栓形成，显著提高了移植后的远期通畅率，最长通畅2年。.5、发现早期内皮祖细胞干性维持，可以通过旁分泌等方式进一步诱导内皮祖细胞增殖、迁移和归巢，从而促进工程血管内皮化，提高通畅率。.6、BDNF促进间充质干细胞在胶原敷料上生长，细胞-因子-材料复合后能够有效修复糖尿病足溃疡。能够促进间充质干细胞旁分泌从而抵抗高糖刺激对间充质干细胞的损伤，修复糖尿病溃疡，促进血管生成。.通过本项目的研究，明确了通过维持早期内皮祖细胞的干性能够有效诱导工程血管在体内皮化，从而提高工程血管移植后的远期通畅率。并发现神经来源的因子对血管在体重建有着重要调控作用，神经支配的工程血管具有通畅率高，有效抗血栓形成和内膜增生的临床应用潜力。