间充质干细胞释放膜微粒促血管新生是其治疗缺血性心脏病的新机制

动物及临床研究已经证实，间充质干细胞（MSC）治疗缺血性心脏病是有效的。然而，由于局部缺血缺氧环境，90%以上移植细胞在72小时内死亡，MSC又是如何发挥作用呢？我们的研究表明：在低氧及低营养条件下，MSC凋亡同时可释放大量膜微粒（MP）；更为重要的是，这种MP不但促进内皮细胞增殖、迁徙和管状结构形成，也能促进缺血肢体血管新生。因此推测，凋亡MSC释放MP的促血管新生可能是其治疗作用的新机制。为验证此假设，拟利用心肌梗死模型，观察移植MSC在缺血心肌内是否释放MP，以及MSC-MP是否具有与MSC相似的治疗作用。通过对MP中与血管新生相关的细胞因子和microRNA组成的分析，结合抗体封闭、趋化实验、miRNA抑制剂和模拟物处理，阐明MP细胞外或/和细胞内作用途径，明确MP作用于血管内皮细胞的主要效应分子。研究将不但探索MSC治疗缺血性心脏病的新机制，也将为寻找潜在的干预靶点奠定基础。

基础及临床研究均证实，骨髓间充质干细胞（MSC）移植能改善缺血性心脏病的心功能，但机制不明。近年来，MSC释放的一种被称为“膜微粒（MP）”的亚细胞成份在细胞间信息传递，以及组织修复中的作用愈来愈引起国内外学者的重视。我们在前期预实验基础上，提出凋亡MSC释放MP的促血管新生作用可能是改善缺血心脏病心功能的新机制的假设。通过一系列体内外研究，我们对MSC-MP的体内外促血管新生作用加以验证，并对其可能机制进行了探索。结果表明：1、凋亡MSC可释放大量膜微粒：缺氧、乏营养刺激的MSC可释放大量圆形、平均直径106 (47-180) nm、大小不均一的微粒，分析可能是一群exosome和膜微囊（microvesicle）的混合物，准确地说，这些MP应称之为细胞外颗粒（EVs）。这些微粒不仅表达MSC表面免疫分子（如CD29+/CD44+/CD73+），同时也表达细胞膜特异性的抗原结构（Annexin-V+）。2、体外研究发现，MSC-EVs能被人脐静脉内皮细胞（HUVEC）吞噬，并呈剂量依赖性地促进HUVEC细胞增殖、迁徙和管状结构形成，提示MSC-EVs具有与VEGF类似的促HUVEC血管新生作用；3、在体研究表明，MSC-EVs能促进缺血心脏血管新生并改善心功能。在大鼠心肌梗死模型中，我们也观察到了MSC-EVs局部注射可改善缺血区血管密度，同时与MSC一样，能缩小梗死面积、保护左心收缩及舒张功能。4、MSC-EVs差异microRNA表达可能是MSC移植治疗缺血性心脏病的分子机制。进一步分析MSC-EVs与MSC的差异microRNA谱发现，MSC在凋亡过程中选择性地分泌特异microRNA，通过上调或下调某些microRNA，传递与血管新生、抗细胞凋亡相关的分子通路信息。本研究探索性研究了MSC-EVs在促进血管新生、心脏损伤修复中的作用及其相关机制，为进一步研究缺血性心脏病的机制奠定了实验基础。