干细胞向心肌细胞转化的途径教材.doc

干细胞向心肌细胞转化的途径 摘要：心脏是人和脊椎动物身体中最重要的一个器官 关键词：心脏；干细胞：心肌细胞 Stem cells to Myocardial cells Abstract：Heart is and vertebrate one of the most important organ in the body, heart disease is one of the highest morbidity and mortality of disease, heart repair based on cells to myocardial regeneration provides a better way, a lot of stem cells for treatment for heart disease and other scholars study of tissue regeneration. Key words：ardioid ; Stem cells; Myocardial cell 引言 心肌梗死和心力衰竭是严重威胁人类健康的疾病，其共同的病理改变是心肌的损伤。 心肌细胞是一种终末分化的细胞，再生能力非常有限; 目前针对心肌梗死和心力衰竭的治疗方法大多仅限于延缓疾病的进展。 因此，患有心肌梗死和心力衰竭的病人无法得到根本的治疗。而细胞替代治疗作为一种非常有前景的新方法，有望治疗心肌损伤。胚胎干细胞(ESC) 由于处于未分化状态，具有自我更新和多分化的潜能，在诱导因子的刺激下可分化成为心肌细胞，因此是细胞替代治疗较理想的细胞来源。 1.血管紧张素II对胚胎干细胞向心肌细胞分化的作用 胚胎干细胞分化心肌细胞(ESC-CMs) 与成人心肌细胞的结构和功能特性相似［1］，具有收缩功能和表达心肌特异性基因，并且电镜结果显示，其肌纤维与早期心肌细胞相同。既往研究已经表明，内源性激素和神经递质可能影响干细胞的分化，如 u 和k 鸦片受体对胚胎干细胞向神经祖细胞分化是至关重要的［2］，胰岛素可抑制人胚胎干细胞向心肌分化［3］。 本课题组先前的研究［4］表明，小鼠胚胎干细胞诱导分化的心肌细胞表达功能性血管紧张素II1型受体，血管紧张素II作为 AT1R的激动剂，其对心肌分化影响的研究还不清楚。 本研究目的是明确血管紧张素II对心肌分化的影响。 血管紧张素II是肾素-血管紧张素系统的主要活性肽。血管紧张素II主要通过AT1R发挥其主要生理和病理作用，如血管收缩，炎症反应，细胞增殖等。 近来有研究［5］ 研究证实，AT1R 在间充质干细胞以及胰腺干细胞的分化中发挥一定的作用［8-9］不少研究也表明，AT1R在心脏系统的发育中发挥重要的作用［5，6，10］。然而，AT1R 在胚胎干细胞向心肌分化中作用还不清楚。 由于胚胎干细胞具有自我更新和多分化的潜能，在诱导因子的刺激下可分化为心肌细胞，是细胞替代治疗理想的种子细胞。 另外，AT1R阻滞剂洛沙坦在临床上广泛应用于治疗心梗。 因此，研究AT1R 在胚胎干细胞向心肌细胞分化中作用具有非常重要的意义。 从我们的结果来看，激活AT1R 可能有利于心肌细胞的分化，而阻断AT1R会部分阻碍这种有利的作用。总之，我们通过工具药激动或抑制AT1R，第一次证实了AT1R激动剂 AII能够促进心肌分化，抑制AT1R可部分阻碍这种作用。 本研究为将来干细胞应用到临床时药物的使用提供了一定的参考依据。 2.Smad信号通路在骨髓源性心肌干细胞向心肌分化中的作用 Smad信号通路在BMP_2诱导MCSCs向心肌分化中发挥重要的介导作用。MCSCs是从成年鼠骨髓中筛选的已提交心肌谱系的多能干细胞，在体外诱导条件下或者在体内特定的微环境中，MCSCs可以分化为心肌细胞和再生血管[15]。近来研究显示，BMP_2在胚胎心脏的发生以及干细胞向心肌分化方面发挥重要作用。本实验和我们先前实验的结果证实，BMP_2可将MCSCs诱导分化为心肌。诱导后的细胞在形态上发生了明显改变，细胞相互连接形成肌管，细胞内早期转录因子Nkx215、GATA_4的表达增强，并表达心肌特异性基因cTnT、Cx43，表现出成熟心肌细胞的特性[13]。然而，对于BMP_2诱导成体干细胞向心肌分化的机制尚不清楚。在胚胎干细胞研究方面，有人提出BMP_2可能通过Smad信号通路诱导胚胎干细胞向心肌分化[8]。目前已知，特异性转导BMP_2受体信号的Smad包括Smad1、Smad5和Smad8[16]。我们先前的研究发现，MCSCs表达BMP_2的?型和ò型受体，BMP_2可上调此两型受体的表达，故提出BMP_2通过其受体发挥诱导作用[13]。BMP_2通过与ò型受体结合使?型受体激活，从而使下游信号分子Smad的C端末两个丝氨酸发生磷酸