整合素在间充质干细胞肺阻塞中的作用及对迁徙的影响

发布时间：2018-08-19 07:44

【摘要】：间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)具有多分化潜能、强大的旁分泌作用和低免疫原性等优点。动物试验研究显示,MSCs对多种组织损伤具有修复作用,表现出治疗多种重大疾病的应用前景,目前全球有多个MSCs治疗心肌梗塞和脑中风的临床试验在进行。对于MSCs的移植,静脉注射具有安全性高和容易操作等优点,是目前干细胞移植最常用的途径;但研究表明,体外培养的MSCs在静脉注射后到达靶器官的数量极少,绝大多数细胞不能通过肺循环而滞留在肺脏中,并很快死亡,严重影响其对靶器官的修复效果。然而造成MSCs肺滞留的原因和机制并不清楚。对MSCs肺滞留分子机制的研究将有助于研发减少MSCs肺阻塞提高其到达损伤器官数量的方法,对MSCs应用于临床治疗具有重大意义。在本论文中,流式细胞仪和蛋白质免疫印迹分析显示经体外连续贴壁培养的MSCs表面的很多整合素如integrinβ1,α5和αVβ3的表达水平都显著升高,而免疫荧光染色和流式细胞仪分析整合素的配体纤维粘连蛋白和玻连蛋白均在正常小鼠肺血管内皮细胞的表面表达。使用功能性阻断抗体阻断MSCs表面的integrinβ1,α5和αVβ3,使MSCs在静脉注射后在小鼠肺脏中的滞留量显著降低,多种检测方法如荧光定量PCR和组织学分析均验证了此结果;MSCs肺滞留量显著降低的同时伴随着在血液循环中的水平增加,并有更多的MSCs迁徙到小鼠心肌梗塞的心脏和耳朵发炎区域。本论文研究还发现,将连续传代并贴壁培养的MSCs经过短时间的三维立体培养,很多整合素的表达水平显著下降,静脉注射后在肺脏中的滞留量大幅度降低。我们的研究结果表明,整合素的过多表达和活化是MSCs肺滞留的一个重要因素。综上所述,本研究证明了传统贴壁培养的MSCs表面整合素过多表达和活化,产生过度的粘附能力,导致其静脉注射后粘附在肺血管壁上。使用特异性功能阻断抗体阻断整合素的功能或者将MSCs经过三维立体培养降低整合素的表达可以大幅度降低MSCs在肺中的滞留量,并增加MSCs在血液循环和到达缺血心肌和炎症组织的数量。因此本研究提示,通过降低MSCs表面整合素的功能是降低其肺阻塞,增加其损伤组织到达量的有效方法,对MSCs临床治疗具有重大的科学意义。
[Abstract]:Mesenchymal stem cells (mesenchymal stem) have the advantages of multiple differentiation potential, strong paracrine effect and low immunogenicity. Animal studies have shown that MSCs can repair many kinds of tissue injury and show the prospect of application in the treatment of many major diseases. At present, there are many clinical trials on the treatment of myocardial infarction and cerebral apoplexy in the world. For the transplantation of MSCs, intravenous injection has the advantages of high safety and easy to operate, so it is the most commonly used way of stem cell transplantation at present. Most cells could not be trapped in the lung through pulmonary circulation and died quickly, which seriously affected the repair effect of target organs. However, the causes and mechanisms of pulmonary retention in MSCs are unclear. The study of the molecular mechanism of MSCs lung retention will be helpful to develop a method to reduce pulmonary obstruction of MSCs and increase the number of the injured organs. It is of great significance for the application of MSCs in clinical treatment. In this study, flow cytometry and Western blot analysis showed that the expression of many integrins such as integrin 尾 _ 1, 伪 _ 5 and 伪 V 尾 _ 3 on the surface of MSCs cultured continuously in vitro was significantly increased. Immunofluorescence staining and flow cytometry were used to analyze the expression of integrin ligand fibronectin and Glasectin on the surface of normal mouse pulmonary vascular endothelial cells. Using functional blocking antibody to block integrin 尾 1, 伪 5 and 伪 V 尾 3 on the surface of MSCs significantly reduced the retention of MSCs in the lungs of mice after intravenous injection. Many methods, such as fluorescence quantitative PCR and histological analysis, confirmed that the pulmonary retention of PCR was significantly decreased with the increase of blood circulation. And more MSCs migrated to the heart and ear inflammation areas of myocardial infarction in mice. It was also found that the expression level of many integrins and the retention of many integrins in the lungs were significantly decreased after a short period of three-dimensional culture of MSCs cultured with continuous passage and adherent culture. Our results suggest that overexpression and activation of integrin is an important factor in pulmonary retention in MSCs. In conclusion, this study demonstrated that the traditional adherent culture of MSCs surface integrin overexpression and activation, resulting in excessive adhesion, resulting in intravenous adhesion to the pulmonary vascular wall. Blocking the function of integrin by specific function or reducing the expression of integrin by three-dimensional culture of MSCs could significantly reduce the retention of MSCs in the lung. It also increases the number of MSCs in blood circulation and reaching ischemic myocardium and inflammatory tissue. Therefore, this study suggests that reducing the function of MSCs surface integrin is an effective method to reduce pulmonary obstruction and increase the arrival of injured tissue, which is of great scientific significance for the clinical treatment of MSCs.
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R329.2

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本文编号：2191109