自体心脏祖细胞（CPC）移植已被证实能够改善心梗后的心功能，但移植的细胞在梗死区迅速消失成为其疗效的瓶颈问题。实验表明干细胞的疗效主要通过旁分泌细胞因子起作用。缺氧预处理可以增加CPC旁分泌而改善其疗效，但其机制不明。我们发现小鼠CPC分泌的Exosome 中抗心肌凋亡作用的GATA4调控的miR-451和HIF-1α调控的miR-210在缺氧处理后明显增加，缺氧也使调控Exosome分泌的关键分子Rab27a表达增加。本项目将明确缺氧处理促进CPC的Exosome释放是通过HIF-1α依赖的Rab27调节作用，阐明HIF-1α和Rab27对缺氧预处理CPC的Exosome释放和功能的影响，以小鼠心梗模型验证Rab27对缺氧处理CPC后移植促进CPC和宿主心肌细胞生存的有效性。本实验首次探讨缺氧预处理促进CPC Exosomes分泌的作用以及相关的机制，为进一步阐明干细胞治疗心梗作用机制。

Cardiac progenitor cells (CPC) are a unique pool of progenitor cells residing in the heart that play an important role in cardiac homeostasis and physiological cardiovascular cell turnover. Transplanting CPC into the heart has shown promise in two recent clinical trials of cardiac repair (SCIPIO & CADUCEUS), but poor survival of transplanted cells poses a major technical challenge. Indeed, over 90% of stem cells are lost within 1 week after transplantation, thereby compromising therapeutic utility. We reported that hypoxic preconditioning (HPC) improves donor CPC survival and myocardial angiogenesis in a HIF-1α-dependent manner. The mechanisms underlying the beneficial effects of HPC in CPC, however, remain to be determined. We provide novel preliminary data suggesting that HPC upregulates Rab27 signaling, a key exosome secretion pathway. The proposed research will investigate how HPC increases exosome secretion, and how HIF-1α regulates Rab27 expression, and how Rab27 potentiates the beneficial effects of HPC on the survival and angiogenic activity of CPC and whether harnessing these regulatory mechanisms in CPC can enhance cardiac repair in a mouse model of myocardial infarction. The results will enhance our understanding of stem cell biology, enable us to refine cell-based therapeutic strategies, and develop new therapeutic reagent for the treatment of cardiovascular diseases.

项目摘要：自体心脏祖细胞（CPC）移植已被证实能够改善心梗后的心功能，但移植的细胞在梗死区迅速消失成为其疗效的瓶颈问题。实验表明干细胞的疗效主要通过旁分泌细胞因子起作用。缺氧预处理可以增加CPC旁分泌而改善其疗效，但其机制不明。我们发现小鼠CPC分泌的Exosome 中抗心肌凋亡作用的miR-451在缺氧处理后明显增加，缺氧也使调控Exosome分泌的关键分子Rab27a表达增加。本项目将明确缺氧处理促进CPC的Exosome释放是通过HIF-1α依赖的Rab27调节作用，阐明HIF-1α和Rab27对缺氧预处理CPC的Exosome释放和功能的影响，并以小鼠心梗模型验证Rab27对缺氧处理CPC后移植促进CPC和宿主心肌细胞生存的有效性。本实验首次探讨缺氧预处理促进CPC Exosomes分泌的作用以及相关的机制，为进一步阐明干细胞治疗心梗的作用机制及探索心梗治疗的新途径提供新思路。结题摘要：我们研究了缺氧预处理促进心肌前体细胞（CPC）分泌Exosome释放的调节机制，同时我们还研究了年轻MSC来源的exosome对老年人MSC衰老的改善作用及其可能的机制。我们研究发现：1. CPC经缺氧预处理后分泌的exosome（exosomeHP）相比对照exosome（exosomecontrol）在降低心肌细胞H9C2缺氧诱导凋亡上有一定的趋势。2. 缺氧预处理促进干细胞Exosome释放是通过HIF-1依赖的nSMase2 和miR-210表达增高，但是Rab27表达没有显著改变。3. MSC 来源的exosomeHP相比exosomecontrol对小鼠心梗后心功能有较好的改善作用；更好地促进血管新生和保护心肌细胞抗凋亡作用；募集更多的CPC。；4、经脐带来源的MSC（年轻）的ExoYoung处理的老年骨髓的MSC，老年的MSC的衰老表型改善。老年MSC的beta-gal染色阳性率降低，p53、p16、p21在蛋白水平表达量降低，在mRNA水平改变不明显。这些结果表明年轻MSC分泌的exosome可以让衰老的MSC年轻化。可能与ExoYoung 中更多的MiR-136 有关。5. 部分研究结果已经在3篇文章中发表。