SDF-1-CXCR4和SDF-1-CXCR7雙信號(hào)及其相互作用對(duì)心臟干細(xì)胞遷移的影響.pdf

1、背景:在正常成年人和鼠心臟內(nèi)含有Lin-c-kit+的細(xì)胞，命名為心臟干細(xì)胞（cardiac stem cell, CSC），具有自我更新和復(fù)制的能力。向心肌梗死（myocardial infarction，MI）的小鼠心臟中注入CSC后，CSC能分化為心肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞從而重建梗死的心肌組織。然而，CSC主要分布在心房和房室交界處，在常見的左心室發(fā)生MI后如何被激活并遷移入梗死灶周圍的？目前關(guān)于CSC遷移過程中的所涉及

2、信號(hào)途徑的機(jī)制依然不夠清晰。有研究揭示，MI后受損心肌表達(dá)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）增強(qiáng)，其對(duì)應(yīng)的受體為CXCR4。SDF-1與CXCR4結(jié)合，構(gòu)建SDF-1/CXCR4信號(hào)并介導(dǎo)細(xì)胞遷移，CXCR7是最近發(fā)現(xiàn)的CXCR4的“同胞”受體。MI后CSC內(nèi)是否CXCR7是否也受SDF-1調(diào)控參與介導(dǎo)CSC的遷移？SDF-1/CXCR4及SDF-1/CXCR7信號(hào)系統(tǒng)之間是否存

3、在相互作用最終影響CSC的遷移呢？這些問題有待闡明。
　　目的:本文旨在討論SDF-1/CXCR4和SDF-1/CXCR7雙信號(hào)及其相互作用對(duì)CSC遷移的影響，為進(jìn)一步闡明MI后CSC遷移的機(jī)制及動(dòng)員CSC修復(fù)梗死心肌策略的形成提供理論基礎(chǔ)。
　　方法:（1）通過結(jié)扎冠狀動(dòng)脈左前降支的方法建立C57BL/6小鼠MI模型后，用免疫組織化學(xué)方法比較梗死組及假手術(shù)組梗死區(qū)域及梗周SDF-1表達(dá)水平；從成年小鼠心臟內(nèi)分離獲得CSC并

4、鑒定，用RT-PCR和Western blot檢測CXCR4和CXCR7的表達(dá)水平。（2）用24孔transwell來檢測不同SDF-1刺激濃度及時(shí)間的情況下CSC的遷移變化，用Western blot檢測下游EKR和AKT信號(hào)分子磷酸化水平的變化。（3）用siRNA沉默CSC中CXCR4的表達(dá)后，用transwell檢測CSC對(duì)SDF-1趨化程度的改變，并用Western blot分析檢測下游AKT和ERK的磷酸化水平。用siRNA沉

5、默CSC中CXCR7的表達(dá)后，用transwell檢測CSC對(duì)SDF-1趨化程度的改變，并用Western blot分析檢測下游AKT和ERK的磷酸化水平。（4）分別用ERK、AKT及RAF-1的抑制劑預(yù)處理CSC，用transwell觀察其對(duì)SDF-1的趨化水平的變化及下游ERK、AKT及RAF-1的活化水平。
　　結(jié)果:在MI模型建立后第3天和第7天，梗死區(qū)周圍SDF-1表達(dá)明顯上升。在體外實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)CSC能同時(shí)表達(dá)CX

6、CR4和CXCR7兩受體。100ng/ml的SDF-1誘導(dǎo)CSCs24小時(shí)后，趨化效應(yīng)達(dá)到最大值。這種誘導(dǎo)趨化作用是通過增強(qiáng)下游信號(hào)分子ERK、AKT的磷酸化水平和RAF-1蛋白表達(dá)水平實(shí)現(xiàn)的。用特異性的siRNA降低CXCR4或者CXCR7的表達(dá)，能分別降低了其下游ERK和AKT的磷酸化水平降低進(jìn)而阻斷SDF-1誘導(dǎo)的CSC遷移，這說明SDF-1能分別通過CXCR4/ERK及CXCR7/AKT信號(hào)通路誘導(dǎo)CSC遷移。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，用

7、PD98059抑制ERK磷酸化水平，并不改AKT的磷酸化及RAF-1蛋白水平；而用MK2206抑制AKT的磷酸化時(shí)，RAF-1表達(dá)下調(diào)，ERK磷酸化水平顯著升高；用GW5074抑制RAF-1的表達(dá)時(shí)，AKT磷酸化水平無明顯變化，但是ERK磷酸化水平較抑制前顯著升高。這提示我們SDF-1/CXCR7通路通過磷酸化AKT，增加RAF-1的表達(dá)進(jìn)而抑制SDF-1/CXCR4通路中ERK的磷酸化，負(fù)性調(diào)節(jié)SDF-1/CXCR4軸介導(dǎo)的CSC趨化

8、。
　　結(jié)論：MI后SDF-1/CXCR4/ERK軸及SDF-1/CXCR7/AKT軸在CSC遷移過程中發(fā)揮重要作用，SDF-1/CXCR7通路通過磷酸化AKT，增加RAF-1的表達(dá)進(jìn)而抑制SDF-1/CXCR4通路中ERK的磷酸化，負(fù)性調(diào)節(jié)SDF-1/CXCR4軸介導(dǎo)的趨化，實(shí)現(xiàn)兩條信號(hào)通路之間的crosstalk。上述兩條信號(hào)通路可能參與心肌修復(fù)與心功能的改善，為“動(dòng)員CSC修復(fù)心肌梗死”的治療策略提供了新的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)