活性氧对胎盘间充质干细胞的干细胞特性及成肝细胞分化能力的调控

Stem cell therapy is emerging as an effective method for various end-stage diseases, while their proliferative ability and differentiative capacities should be significantly improved for widespread applications in the future. In long-term cultured stem cells, external oxidative stress factors are able to inhibit their proliferative ability and even induce their apoptosis; on the other hand, stem cells significantly change their biological functions, energy metabolism and antioxidant capacities after specific differentiation. In this study, we gradually induce placenta derived mesenchymal stem cells (PDMSCs) into hepatocyte like cells (HLCs), then we detect the alterations of energy metabolism and reactive oxygen species (ROS) level in HLCs at different stages. Melatonin is applied to alter the cell activities, hepatogenic differentiation ability and energy metabolism balance of PDMSCs, and we further detect the antioxidative ability of PDMSCs or mature HLCs. This study is expected to alter the proliferative ability and hepatogenic differentiation ability of PDMSCs through regulating ROS level in vitro, thus we will provide abundant functional cells for liver regeneration.

干细胞治疗已成为治疗多种终末期疾病的有效治疗方法之一，然而其增殖与分化能力却需要得到很好的提高，从而使其获得更为广泛的应用。干细胞的长期体外增殖过程中，外源性氧化应激因子的刺激可能抑制干细胞的增殖甚至诱发其凋亡；另外，干细胞向成熟体细胞的分化过程伴随着生物学功能、能量代谢平衡以及抗氧化应激能力的变化。本研究中，我们通过对胎盘间充质干细胞进行体外成肝细胞诱导分化，研究不同分化阶段胎盘间充质干细胞的能量代谢以及活性氧水平的改变；并通过褪黑素改变胎盘间充质干细胞的体外活性、成肝细胞分化能力和能量代谢平衡，并进一步探究褪黑素对胎盘间充质干细胞在未分化和肝向分化状态下的抗氧化应激能力的影响。本研究有望通过调控活性氧的水平从而改变干细胞的增殖能力与成肝细胞分化能力，从而为肝脏再生提供丰富的干细胞来源。

胎盘间充质干细胞(Placenta derived mesenchymal stem cells;PDMSCs)是一种可由废弃的胎盘组织中分离获得的干细胞，并具有相对较强的增殖能力以及免疫抑制能力，其来源丰富且不存在伦理学争议。PDMSCs可在体内外分化为脂肪细胞，骨细胞，肝细胞等终末体细胞。前期大量研究表明褪黑素可通过影响氧化应激水平，调控干细胞的成骨、成脂肪、成软骨分化的过程。大量研究表明，褪黑素可通过提高干细胞体内肝向分化的程度，从而提高干细胞对肝纤维化的治疗效果。然而，目前尚无研究探索褪黑素对干细胞的体外肝向分化的调控能力。本研究通过检测不同浓度褪黑素预处理后，PDMSCs细胞生长曲线以及细胞周期的改变，并检测PDMSCs向肝细胞分化各阶段的能量代谢的改变。采用褪黑素作为成肝细胞诱导分化培养基的成分，检测不同浓度褪黑素对PDMSCs成肝细胞分化的程度以及能量代谢平衡的影响。本研究结果显示，高浓度褪黑素不会影响PDMSCs的增殖速度及细胞周期，具有较高的安全性；由于成肝细胞分化过程中，线粒体氧化磷酸化水平逐步升高，可以将其氧化磷酸化的水平作为成肝分化程度的标记；但高浓度的褪黑素会通过抑制线粒体氧化磷酸化水平从而抑制PDMSCs的肝向分化。本研究通过体外实验，阐明高浓度褪黑素可以通过抑制氧化磷酸化的水平抑制干细胞的肝向分化，并维持干细胞的干细胞特性。因此，本研究为褪黑素在体内调控干细胞存活的机制提供了新的思路。.在本基金的资助下，课题负责人以第一作者或共同第一作者累计发表SCI论文22篇。其中，影响因子5分以上文章9篇，4-5分文章13篇。