SDF-1/CXCR4 轴在间充质干细胞归巢机制中的研究进展

间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)是一种具有多向分化潜能的成体干细胞,其具有分泌营养物质和调节炎症反应的能力,虽然间充质干细胞在组织修复、重塑和免疫调节方面已得到临床运用,但MSCs趋化和归巢的机制仍不清楚。基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor 1,SDF-1)和其趋化因子受体4(C-X-C chemokine receptor 4,CXCR4)在介导MSCs的分化、迁移和归巢中起着至关重要的作用,若能深入探讨、明确其在归巢中的作用,期望给间充质干细胞在临床的应用开辟新的应用前景。     

SDF-1／CXCR4的研究进展

基质细胞衍生因子-1(stromal cell—derived factorl,SDF-1)是α趋化因子家族的—个新成员,其受体CX—CR4广泛地表达在许多组织和器官上。SDF—1／CXCR4与造血干／祖细胞的动员和归巢密切相关,并且是白血病细胞迁移、播散的重要因子。近来研究发现,SDF—1／CXCR4参与调节造血干／祖细胞的增殖及其白血病细胞抗凋亡过程;能够通过免疫调节发挥抗感染、抗肿瘤作用。因此,对SDF—1／CXCR4的深入研究将有助于阐述造血机制和肿瘤细胞生长机制,为临床移植和抗肿瘤治疗提供新的途径。     

SDF-1/CXCR4轴在缺氧缺血性脑损伤中的研究进展

干细胞在许多组织器官显示巨大的细胞分化潜能,其治疗缺血缺氧性疾病成为当前研究的热点。已知局部缺血可诱导干细胞的动员,并能感受组织损伤而定向迁移到损伤区并进行分化。具有趋化因子受体4（CXC chemokine receptor 4,CXCR4）的干细胞迁移到高表达间质细胞来源的因子-1（stromal cell-derived factor-1,SDF-1）的组织区域,这种细胞的迁移运动能被CXCR4拈抗剂所阻断或通过CXCR4的过表达增强迁移的运动。SDF-1-CXCR4轴是体内各种类型的干细胞迁移及细胞在骨髓的滞留和归巢中的重要调节物质。本文就缺氧缺血性脑损伤的骨髓间质干细胞（bone marrow stromal cell,BMSC）治疗,SDF- 1-CXCR4轴在MSCs动员和损伤、修复中的作用作一综述。     

SDF-1/CXCR4在肿瘤信号转导中作用的分子机制

CXC趋化因子受体4(CXCR4)是最主要的趋化因子受体之一,在多种类型细胞中均有表达,包括淋巴细胞、造血干细胞、内皮细胞和肿瘤细胞。CXCR4与其配体——基质细胞衍生因子1(SDF-1)(也称CXCL12)结合,能介导多种与细胞趋化、细胞存活或增殖相关信号传导通路。CXCR4与SDF-1轴涉及肿瘤的恶性演进、血管生成、转移和存活。因此,阻断CXCR4与SDF-1轴及下游信号通路成为相关治疗的分子靶标。     

SDF-1/CXCR4轴在骨再生修复中的研究进展

基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)及其受体CXCR4构成SDF-1/CXCR4轴系统具有许多重要的生物学特性和功能。近年来随着该领域的研究不断深入,越来越多的发现表明,SDF-1/CXCR4轴系统在组织损伤及修复中起着重要作用,其在骨组织再生修复中的作用也日益受到关注。该文主要对SDF-1/CXCR4轴系统的生物学特性及其在骨再生修复中的作用进行综述。     

基质衍生因子(SDF-1)对骨髓间充质干细胞定向迁移的影响

目的:研究基质细胞衍生因子-1(SDF-1)/CXCR4轴在骨髓间充质干细胞迁徙到受损胰腺中的作用。方法:密度梯度离心、贴壁培养骨髓间充质干细胞,建立STZ诱导糖尿病模型并制备正常和受损胰腺组织提取液,利用Transwell小室体外迁移体系观察不同浓度SDF-1和不同组织提取液对骨髓间充质干细胞的趋化作用,及SDF-1/CXCR4特异抑制剂AMD3100对骨髓间充质干细胞迁移的影响。结果:成功培养了骨髓间充质干细胞并建立了糖尿病大鼠模型。SDF-l对骨髓间充质干细胞有剂量依赖性的趋化作用,造模1周的胰腺组织提取液对骨髓间充质干细胞有明显的趋化作用,而这种作用可部分被SDF-1受体CXCR4的抑制剂AMD3100抑制。结论:受损胰腺组织提取液对骨髓间充质干细胞有明显的趋化作用,SDF-1/CXCR4轴可能在组织提取液趋化骨髓间充质干细胞迁移中起主要的作用。     

低分子量硫酸葡聚糖对小鼠造血干细胞动员作用的研究

给小鼠静脉注射低分子量（＜１０￣４ｕ）硫酸葡聚糖（ＤＳ）１５ｍｇ／ｋｇ后外周血中白细胞、单个核细胞（ｍｏｎｏｎｕｃｌｅａｒｃｅｋ,ＭＮＣ）、ＣＦＵ－ＧＭ、ＢＦＵ－Ｅ和ＣＦＵ－Ｍｉｘ产率等指标出现时相性变化。给药后１ｈ开始升高,２ｈ达到高峰、分别为药前值的２．２、２．６、３．８、４．４和３．０倍,７ｈ时趋向正常。给药后２ｈ上述各类细胞在外周血中的含量随着ＤＳ的剂量增加而增加。白细胞、ＭＮＣ计数在ＤＳ１８０ｍｇ／ｋｇ时达到峰值,均为对照组的４倍。２４０ｍｇ／ｋ８时未见明显增加。不同剂量ＤＳ对各系祖细胞均有不同程度的动员作用,ＤＳ剂量１５－３０ｍｇ／ｋｇ效果最好,每升血中ＣＦＵ－ＧＭ、ＢＦＵ－Ｅ、ＣＦＵ－Ｍｉｘ的数量分别相当于对照组的５．０、１１．９和８．８倍。其峰值出现时间与白细胞、ＭＮＣ不同,表明ＤＳ对不同类型细胞的作用机制也不尽一致。经口给小鼠投以ＤＳ２４０和４８ｏｍｇ／ｋｇ后,未见外周血中白细胞、ＭＮＣ计数有显著性升高,提示对造血干细胞没有动员作用。     

基质细胞衍生因子-1及其受体CXCR4与肿瘤的生物学行为

基质细胞衍生因子-1(stromal cell derived factor-1, SDF-1)是由基质细胞持续产生并分布广泛的趋化因子,CXCR4则为SDF-1的高度特异性受体.最近研究显示,SDF-1/CXCR4生物轴除了调节肿瘤的侵袭转移能力外,还与多种肿瘤的生物学行为关系密切.本文主要介绍SDF-1/CXCR4的结构与功能、SDF-1/CXCR4与肿痛生物学行为的关系,探讨以SDF-1/CXCR4生物轴为靶点的肿瘤治疗前景.     

AMD3100促进动脉粥样硬化病变与上调炎性因子表达及下调SDF-1α/CXCR4轴有关

探索CXCR4阻断剂AMD3100促进apoE-/-小鼠动脉粥样硬化病变的分子机制．36只8周龄雄性apoE-/-小鼠随机分为三组：普食组、高脂组和AMD3100组．ELISA法测血清基质细胞衍生因子1α(SDF-1α)水平,采用氧化酶法测定apoE-/-小鼠血清中三酰甘油(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量．HE染色检测apoE-/-小鼠主动脉根部横切面动脉粥样硬化病变．免疫组织化学检测小鼠胸主动脉CXCR4表达．RT-PCR和Western blot分别检测小鼠动脉组织TNF-α、NF-κB mRNA和蛋白质表达．AMD3100组小鼠主动脉根部横截面的动脉粥样硬化病变较高脂组严重,AMD3100组小鼠胸腹主动脉炎症因子TNF-α、NF-κB的mRNA水平和蛋白质表达增高,但血脂TG、TC、HDL-C和LDL-C含量与高脂组均无显著性差异．AMD3100组小鼠外周血SDF-1α水平和动脉壁CXCR4表达低于高脂组．结果表明：AMD3100通过上调炎性因子表达及下调SDF-1/CXCR4 轴促进apoE-/-小鼠动脉粥样硬化病变．     

昆虫造血作用和造血干细胞研究进展

昆虫血细胞（insect hemocyte）在昆虫代谢、 发育变态以及先天免疫等方面承担着重要的作用。昆虫只有先天免疫系统, 血细胞所行使的免疫功能对于昆虫对抗外源病菌尤为重要。本文主要介绍了昆虫血细胞类型、 造血作用、 造血干细胞及造血相关因子的相关研究。通过特殊染色和形态学观察, 果蝇Drosophila血细胞主要由3类细胞组成, 而鳞翅目等大部分昆虫血细胞由5类细胞组成。昆虫血细胞主要存在于循环血液环境及造血器官内, 而在这两个系统中都存在有进行复制的血细胞, 这为研究昆虫造血干细胞特性和其定位提供了一个很好的系统。果蝇血细胞祖细胞来自于胚胎中胚层细胞, 然后再分化为各种血细胞, 这一系列分化过程由造血因子所调控。     

间充质干细胞在造血干细胞移植中的应用

间充质干细胞(MSCs)是一种具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞,存在于骨髓、脂肪组织、脐血及多种胎儿组织.它可分泌多种细胞因子及生长因子,促进造血干细胞(HSC)的增殖与分化.MSCs还具有免疫调节、抗炎和组织修复作用,可减轻移植物抗宿主病(GVHD)及其他移植相关并发症.     

《干细胞报告》“人工造血”研究获新进展

日本研究人员成功利用干细胞培育出能够携带氧的红细胞，在此基础上有望大量培育用于输血的红细胞，帮助医疗系统缓解用血紧张状况。     

AGEs通过SDF-1/CXCR4轴信号通路对心肌微血管内皮细胞血管新生的影响及机制

目的:探讨AGEs通过刺激SDF-1/CXCR4轴信号系统对心肌微血管内皮细胞的增值、迁移、管样结果形成的影响以及AMD3100对其的干预作用.方法:用不同浓度的AMD3100作用于浓度为200mg/L的AGEs共孵育的CMECs24h,用MTT法检测细胞活力及增殖能力,并选择合适的干扰浓度(抑制效果居中).随机选取加入AGEs200ml/L的CMECs,加入合适浓度的AMD3100,分别作用24、48、72h,采用MTT法测定AGEs处理前后细胞增值率的变化,并检测AMD3100对增值率的影响;毛细血管管腔样结构形成实验检测对CMECs血管新生的影响和AMD3100对其阻断作用的影响.结果:心肌微血管内皮细胞增殖能力和迁移能力在24h、48h、72h有显著增强;并促进了心肌微血管内皮细胞管样形成(vs P＜0.05);CXCR4受体阻断剂AMD3100作用于细胞后,可以显著阻断AGEs对心肌微血管内皮细胞增殖能力和迁移能力和管腔形成(vs P＜0.05)的影响.结论:AGEs在早期显著增强了心肌微血管内皮细胞的增殖、迁移和管样结构形成的能力,其作用机制可能与SDF-1/CXCR4轴信号通路有关.     

造血干细胞动员与移植治疗脑梗死的对比研究

目的对比造血干细胞（HSCs）内源性动员与外源性移植治疗大鼠脑梗死疗效。方法根据Longa线栓法建立大鼠大脑中动脉闭塞模型（MCAO）,7d后随机分成四组：A组（HSCs移植组）、B组（PBS组）、C组（HSCs动员组）、D组（对照组）。A组定向植入1×10^6个HSCs;B组植入PBS液;C组皮下注射重组人粒细胞集落刺激因子（rhG—CSF）10ug／kg／d,连用5d;D组不进行干预。移植前、后进行NSS评分;经免疫组化观察CD34、Nestin、VEGF、vWF阳性细胞的分布情况;TCC染色观察梗死体积的变化。结果第1周A组梗死侧半球CD34、Nestin、VEGF、vWF细胞高于其它3组（P〈0．01）,C组Nestin、VEGF、vWF细胞高于B组和D组（P〈0．05）;第4周各组未见CD34细胞,A、C两组Nestin、VEGF细胞减少,vWF细胞增多（P〈0．05）;A组Nestin、VEGF、vWF细胞高于其它3组（P〈0．01）,B、C、D组Nestin、VEGF细胞的差异无统计学意义,C组vWF细胞高于B组、D组（P〈0．05）。A组神经功能改善最显著,C组次之,B、D组间差异无统计学意义（P〉0．05）。A组梗死体积明显缩小（P〈0．01）,B、C、D组间无差异（P〉0．05）。结论HSCs外源性移植对脑梗死后袄的大鼠治疗效果好于动员。     

骨髓移植与造血干细胞研究

骨髓移植是目前治疗白血病等血液疾病最有效的方法。在经历了多年的发展并已取得巨大成就的今天,骨髓移植仍然面,临很多问题。造血干细胞研究必将解决骨髓移植中的诸多问题。重点对造骨髓移植的发展历史,所面临的问题以及造血干细胞研究的进展进行简要的概述。     

XCR1与CXCR4形成异源二聚体并调控其内化

趋化因子及其受体信号通路是肿瘤细胞转移的主要调控因素之一,趋化因子受体CXCR4和XCR1都被证明参与了乳腺癌的进展。本文基于膜蛋白酵母双杂交发现了XCR1-CXCR4这一尚未报道过的相互作用对,进一步通过生物发光共振能量转移技术(bioluminescence resonance energy transfer, BRET)验证并发现XCR1可以竞争性地结合CXCR4受体 (P<0.01),形成异源二聚体。在功能方面,首先通过XCR1和CXCR4瞬时转染HEK293细胞进行划痕实验,加入30 nmol/L SDF-1β后,共转组41.55%的伤口愈合率低于单转CXCR4组的58.75%,说明XCR1的共表达抑制了基质细胞衍生因子-1β(SDF-1β)/ CXC趋化因子受体4型 (CXCR4)信号通路介导的细胞运动性(P<0.05);其次,利用CXCR4-EGFP转基因HEK293细胞系,共表达XCR1后,流式细胞术检测细胞表面CXCR4受体荧光。结果显示,在30 nmol/L SDF-1β的诱导下,XCR1能够加速异源二聚体中CXCR4的内化 (P<0.05),使得内化率从14.38%上升到64.10%;最后,分别检测了控制细胞增殖的Akt和控制细胞迁移的ERK信号通路的变化。结果发现,在SDF-1β刺激10 min后,单转CXCR4组的ERK磷酸化为3.59倍,而共转染XCR1/CXCR4组ERK的磷酸化水平仅为2.08倍,二聚化使得ERK磷酸化水平下降,且激活时间缩短;而Akt的磷酸化水平几乎不受影响。本研究揭示了CXCR4和XCR1二聚化现象,以及该二聚体对CXCR4介导的细胞运动性、受体内化和ERK磷酸化的影响。提示靶向XCR1的药物可以成为CXCR4交叉脱敏的候选药物,对于抑制乳腺癌转移提供了一个可供选择的思路。     

Lkb1是造血干细胞的代谢感受器

为了方便读者更全面、便捷地接触细胞生物学及其相关领域的最新科学研究信息,本刊开创了专家视点专题栏目。该栏目以介绍国内外最新发表的细胞生物学及其相关学科领域科学研究成果为表现形式,报道国内科学家提供的相关科研论文的概述和评析,以便大家更广泛、及时地进行科研成果信息的交流。     

siRNA沉默HIF-1α对胎肝基质细胞SDF-1α表达的影响

为了研究低氧诱导因子(hypoxia inducible factor-1alpha,HIF-1α)在干细胞增殖分化过程中的作用机制,构建了2个HIF-1α慢病毒siRNA干涉载体,并转染人胎儿肝脏基质细胞(fetal liver stromal cell,FLSC).根据绿色荧光蛋白的表达评估转染效率后进行流式细胞分选,获得高表达慢病毒干涉载体的细胞.实时荧光定量PCR和蛋白质印迹检测了转染细胞中HIF-1α基因的干涉效率,结果显示,与对照组相比,常氧下培养的细胞HIF-1α基因表达量仅为其相对表达量的18.8%和25.5%,干涉效率分别为81.2%和74.5%,低氧处理后的细胞HIF-1α相对表达量分别为对照组的21.2%和29.3%,干涉效率分别为78.8%和70.7%,均具有显著差异.蛋白质印迹结果显示,在蛋白质水平表达也明显受抑制,且重组干涉质粒pSicoR-HIF-1α1的干涉效应较强.RT-PCR、免疫荧光和ELISA法检测了沉默HIF-1α后胎肝基质细胞衍生因子1α(SDF-1α)在RNA和蛋白质水平的表达变化,干涉后细胞SDF-1α的表达明显减低.低氧条件下SDF-1α基因的调控作用有可能是通过低氧激活HIF-1α而诱导产生的,HIF-1α在干细胞增殖分化的分子调控机制中具重要作用.     

造血干细胞相关microRNAs的筛选及其促分化研究

为了获得人脐血造血干细胞(HSCs)的microRNAs(miRNAs)表达谱,并对相关miRNAs功能进行初步鉴定.利用免疫磁珠(MACS)和流式细胞仪(FACS)细胞分选技术分离人脐血造血干细胞(HSCs),分别提取细胞总RNA并分离小分子RNA,经荧光标记后与miRNAs基因芯片杂交,获得HSCs的miRNAs表达谱,集落形成实验(CFC)研究在HSC中高表达miR-520h对HSC的促分化作用.成功分离人脐血CD34 细胞和HSC,经基因芯片杂交获得31个造血干细胞相关miRNAs,其中22个为低表达,9个为高表达;经实时定量RT-PCR验证miR-520h显著升高,CFC实验表明其可增加多种集落形成,具有促进HSC向祖细胞分化的作用.上述结果表明,人脐血HSC具有自身特征性miRNAs,参与并调控HSC生物学功能,为深入探讨miRNAs在造血系统发育中的作用打下基础.