SDF-1／CXCR4轴通过调控间充质干细胞定向分化修复缺氧缺血性脑损伤

目的:探讨基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)/CXC趋化因子受体4(CXC chemokine receptor 4,CXCR4)轴调控间充质干细胞定向分化、修复缺氧缺血性脑损伤的作用。方法:大鼠间充质干细胞(rat mesenchymal stem cells,rMSCs)经缺氧培养不同时点(0h、6h、12h、24h、48h、72h)或SDF-1α(10μg/L)孵育后,采用RT-PCR、Western blotting和流式细胞术检测其表面CXCR4表达的变化;建立大鼠缺氧缺血性脑损伤模型,运用RT-PCR和Western blotting检测造模后不同时点(1d、3d、5d、7d、14d、21d)大鼠脑部海马组织中SDF-1αmRNA转录和蛋白表达的改变情况;用AMD3100(CXCR4拮抗剂)拮抗rMSCs表面CXCR4后,免疫细胞化学和Western blotting检测rMSCs诱导向神经细胞分化中神经元特异性烯醇化酶(neuron-specific eno-lase,NSE)和胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)等神经细胞特异性标志物的阳性率及表达变化情况。结果:低氧培养6 h及12 h的rMSCs CXCR4 mRNA及蛋白表达水平均较常氧培养组明显增加(P<0.01),10μg/L SDF-1α孵育后rMSCs的CXCR4表达水平明显增加(P<0.01);缺氧缺血性脑损伤模型的大鼠脑内SDF-1α蛋白表达显著增加(P<0.01);5 mg/L AMD3100处理后的rMSCs在向神经细胞诱导分化中NSE和GFAP蛋白的表达明显减少。结论:微小剂量的SDF-1α可诱导低氧培养的rMSCs表面CXCR4的表达,而在缺氧缺血性脑损伤模型的大鼠脑内SDF-1α表达增加,从而使SDF-1/CXCR4轴的生物学效应得以增强;CXCR4拮抗的rMSCs在分化中神经细胞特异性标志物NSE和GFAP的表达降低,表明SDF-1/CXCR4轴在rMSCs定向神经分化修复缺血缺氧脑损伤中具有重要的调控作用。

17β-雌二醇通过上调CXCR4表达促进骨髓间充质干细胞的趋化迁移

目的研究17β-雌二醇(17β-estradiol,17β-E2)对体外骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)趋化因子受体CXCR4表达的影响及CXCR4表达变化对BMSCs趋化迁移的调控情况。方法全骨髓法+贴壁法分离、培养BMSCs,不同浓度(10-10、10-9、10-8、10-7、5×10-7、10-6mol/L)的17β-雌二醇诱导经雌激素受体拮抗剂ICI182780处理和未经处理的BMSCs后于不同时相点(24、48 h),用RT-PCR法和Western blot法分别检测细胞趋化因子受体CXCR4的表达情况,利用Transwell小室体外迁移体系观察10-7mol/L 17β-雌二醇诱导前后的BMSCs对于不同浓度基质细胞衍生因子SDF-1的定向迁移情况,及采用AMD3100阻断SDF-1特异性受体CXCR4后对雌激素诱导前后BMSCs定向迁移的影响。结果 BMSCs在不同浓度17β-雌二醇诱导24、48 h后,其CXCR4 mRNA的表达均有不同程度的升高,其中以24 h时10-7mol/L组升高最为明显(P<0.05)。CXCR4蛋白表达在24 h各浓度组以升高为主,24 h时5×10-7mol/L组升高最为明显,48 h各浓度组以降低为主。雌激素受体拮抗剂ICI 182780能够明显抑制17β-雌二醇对CXCR4表达的影响(P<0.05)。BMSCs对SDF-1的定向迁移有明显的浓度依赖性,且相同条件下17β-雌二醇诱导后的BMSCs迁移细胞数显著高于未经诱导的BMSCs,而CXCR4阻断剂AMD3100可明显抑制17β-雌二醇干预前后BMSCs的趋化迁移(P<0.05)。结论 17β-雌二醇在一定的诱导时间内可提高BMSCs CXCR4的表达,进而增强SDF-1对BMSCs的体外趋化作用。