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空军军医大学金岩团队发现Gli1+细胞对H型血管的新生维持作用 精选

已有 2648 次阅读 2020-7-15 14:58 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

2020年7月14日,《干细胞报告》在线发表了空军军医大学组织工程中心金岩教授团队的最新研究成果,研究人员阐明了骨发育及再生修复中间充质干细胞亚群Gli1+细胞在H型血管周围具有特异性空间分布的现象,发现Gli1+细胞对H型血管具有关键维持作用,为了解组织再生过程中的间充质干细胞对成血管调控功能奠定了实验基础,同时也为实施成血管调控提供了新的干预策略。

骨髓间充质干细胞对骨折愈合、骨内稳态维持有重要作用。分布于血管周围的壁龛是间充质干细胞能够广泛分布于机体组织器官的基础;因此,Gli1+细胞作为血管周围的间充质干细胞亚群在干细胞研究领域拥有重要地位,其在多个器官中被证明发挥重要的病理生理功能。


虽然目前研究已经揭示Gli1+细胞与血管具有密切的空间毗邻关系,但其与血管之间存在怎样的功能联系尚不清楚。


在骨发育与改建的过程中成骨与成血管高度关联。H型血管是一种与成骨高度偶联的特异血管亚型,其高表达CD31和Endomucin信号。


该血管亚型的发现证明了参与骨形成的血管拥有特殊的表型,从而使其被广泛应用于成骨的评价指标并作为调控血管的靶点,成为近几年骨再生研究领域的前沿。


但是,对于H型血管与成骨高度关联的原因及潜在机理目前仍然缺乏认识。

 

在这项研究中,研究人员首次发现Gli1+细胞在H型血管周围具有特异性空间分布。


利用Gli1+细胞标记小鼠,可以清晰地观察到Gli1+细胞在骨内表达典型的间充质干细胞信号及成骨分化信号,并且 Gli1+细胞集中分布于H型血管周围。


在骨发育过程中,不同时间点二者的空间分布依然紧密且表达量呈现同步变化的趋势。


在骨缺损修复中,H型血管与Gli1+细胞的表达出现明显激增,但Gli1+细胞依然特异性分布于H型血管附近。 

 

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Gli1+细胞分布于H型血管周围

 

实验中研究人员使用模式动物敲除小鼠体内Gli1+细胞,发现在骨发育及缺损再生过程中H型血管都呈现明显下调趋势。


初次证明了间充质干细胞对特殊血管亚型具有重要维持作用。

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Gli1+细胞缺失引起H型血管下调

 

进一步研究发现,Gli1+细胞可维持骨内HIF-1α的表达。Gli1+细胞的缺失会导致骨发育及再生中HIF-1α信号的明显下调。


通过体外实验证实,Gli1+细胞是骨髓间充质干细胞中促进内皮细胞管腔形成的重要亚群。


利用HIF-1α激动剂和抑制剂可调控骨髓间充质干细胞促内皮细胞成管腔的能力。

 

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Gli1+细胞缺失引起HIF-1α下调

 

值得一提的是,鉴于Gli1+细胞在多器官组织中存在,该研究同时提出了,在皮肤缺损修复过程中Gli1+细胞具有维持H型血管增生及促进组织愈合的功能。这说明Gli1+细胞与H型血管的功能协调可能在多组织器官中存在。


本研究初次揭示了组织再生中间充质干细胞与血管相互协调的全新机制,提出Gli1+细胞作为间充质干细胞亚群可促进H型血管的形成从而支持骨发育及再生,同时提示血管周围干细胞拥有潜在的成血管调节能力,并为以干细胞为基础、成血管为导向的治疗方案提供了全新理论依据。


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Gli1+细胞调控H型血管示意图

 

空军军医大学组织工程中心金岩教授和胡成虎副研究员、口腔种植科李德华教授为该论文的共同通讯作者,博士生陈骥、硕士李萌和博士生刘安琪为该论文共同第一作者。

 

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.06.007




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2 黄永义 唐小卿

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