关键词:
基质金属蛋白酶抑制剂-1
骨髓间充质干细胞
肝纤维化
RNA干扰
摘要:
【研究背景及目的】慢性肝病发展恶化变成肝硬化,需经共同路径-肝纤维化(hepatic fibrosis),在此过程中细胞外基质(extracellular matrix,ECM)不正常沉积是主要的病理特征。肝纤维化的病理改变具有可逆性和动态性,但是肝硬化不能够发生逆转。所以对于慢性肝病的防治,重点在于明确肝纤维化的发病机制,阻断、抑制及逆转肝纤维化。干细胞在一定的内环境下能够定向分化为类肝细胞,分泌相关细胞因子,促进受损肝脏的修复和再生。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)是干细胞家族的重要成员,具有低免疫原性和多向分化潜能等特性,是目前研究范围最为广泛的一种成体干细胞。最近几年,骨髓间充质干细胞移植在逆转肝纤维化方面的作用已经得到证实,有望成为肝纤维化治疗的新方法。虽然目前存在研究结果显示,出现组织损伤时多种干细胞会受骨髓的作用移动到发病部位,然后进行自然性、代偿性地修复;但是干细胞移植治疗肝纤维化的疗效仍不确切,其中重要的原因之一是干细胞静脉途径移植后,干细胞很难得到出色的归巢或移行效果,从而影响干细胞的移植治疗,导致疗效较差。因此,要提升干细胞移植的治疗效果,需要进一步提升移植干细胞的“质量”。越来越多的研究把基因治疗的方法和干细胞移植结合起来以提高治疗的精准度。基因治疗是一种新型的治疗手段,它的特点是在靶细胞的染色质基因组内导入正常与野生型的基因,将致病基因置换,或者将缺失基因补偿,最终得到新的表型。RNA干扰(RNA interference,RNAi)的特点是通过内、外源性双链RNA(double stranded RNA,dsRNA)进行诱导,使基因沉默在mRNA的水平上产生,它的特异性较强。小分子干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)具有特异性与高效性,现阶段在基因组功能实验的过程中,它被应用的频率较高。siRNA和以前常用的基因抑制工具的不同点在于,sirna对基因表达的抑制水平与效果更好、更持久,稳定性更出色,得到的基因序列具有更高的特异性。rnai这项新型技术可用于特定基因功能的抑制过程中,在生物体特征改善、药品研究、基因治疗及基因组功能研究等方面均可发挥重要的作用。rnai可由慢病毒载体、质粒介导,前者可以感染类型更多样的细胞,获得更出色的沉默效果,得到更高的转染率,并且利用染色体整合使沉默效果更加稳定与持久,所以在基因治疗与基因表达调控等方面,它的应用频率更高。小发卡或短发卡rna(asmallhairpinrnaorshorthairpinrna,shrna)是一段具有紧密发卡环(tighthairpinturn)的rna序列,常被用于rna干扰沉默靶基因的表达。利用载体把shrna导入细胞,载体中的u6启动子确保shrna总是表达;这种装载了shrna载体可被传递到子代细胞中去,从而使基因的沉默可被遗传。shrna的发卡结构可被细胞机制切割成sirna,然后sirna结合到rna诱导沉默复合物上(rna-inducedsilencingcomplex,risc),该复合物能够结合到目的mrnas并将其降解,起到基因沉默的作用。干细胞之所以能够在循环后在内皮细胞表面黏附,是病变处表达的粘附因子起到了介导作用,接着趋化因子发挥作用,使干细胞通过内皮细胞转移至相关组织内,最后到达病变部位开始分化与增殖过程。各种自然障碍会在干细胞归巢时相遇,例如基底膜与间质结缔组织之间的ecm。干细胞想要通过emc,必须借助于某些酶的作用,这些酶可以对ecm的构成成分进行降解。所以干细胞生成与分泌的蛋白酶类型与机理是干细胞研究的关键。对于ecm的特异性降解,可以发挥作用的酶包括基质金属蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶及丝氨酸蛋白酶。最近几年的研究结果显示基质金属酶(matrixmetalloproteinase,mmps)能够降解ecm,而体内天然存在的基质金属蛋白酶抑制剂(tissueinhibitorofmatrixmetalprotease,timps)则可对mmps的活性进行抑制。相关结果显示干细胞穿过基底膜的能力可以通过timp-2、mti-mmp、mmp-2的稳定表达而得到加强,mmp-9不会被干细胞表达,即便被表达,表达量也很低,但是在干细胞的转移与归巢过程中mmp-9发挥了一定的作用。timp-1与timp-2的作用有着显著差异,如果timp-1的表达时间长、表达量高,那么干细胞穿过基底膜的能力会受到抑制,这是因为mmp-9的活性受到了抑制。因此,我们设想通过沉默timp-1,上调mmps的表达增强干细胞穿过基底膜的能力,促进干细胞归巢到纤维化肝脏组织,提高肝纤维化的治疗疗效。本实验在大鼠骨髓间充质干细胞中转染了携带有ti