Pax6基因表达对过氧化氢诱导骨髓间充质干细胞衰老的影响

doi:10.12307/2024.708

中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (31): 4921-4925.doi: 10.12307/2024.708

• 骨髓干细胞 bone marrow stem cells • 下一篇

Pax6基因表达对过氧化氢诱导骨髓间充质干细胞衰老的影响

高杰1，2，3，邹星星1，文邦红1，李远迪1，苏敏1，3，4，胡蓉1，2，3

贵州医科大学，1基础医学院组织学与胚胎学教研室，2转化医学研究中心，4细胞工程生物医药技术国家地方联合工程实验室，贵州省再生医学重点实验室，中国医学科学院成体干细胞转化研究重点实验室,贵州省贵阳市 550025；3贵州省高等学校自身免疫病研究重点实验室，贵州省贵阳市 550025

收稿日期:2023-08-23 接受日期:2023-10-12 出版日期:2024-11-08 发布日期:2024-01-22
通讯作者: 胡蓉，博士，教授，贵州医科大学，基础医学院组织学与胚胎学教研室，转化医学研究中心，贵州省贵阳市 550025；贵州省高等学校自身免疫病研究重点实验室，贵州省贵阳市 550025 苏敏，博士，教授，贵州医科大学，基础医学院组织学与胚胎学教研室，细胞工程生物医药技术国家地方联合工程实验室，贵州省再生医学重点实验室，中国医学科学院成体干细胞转化研究重点实验室，贵州省贵阳市 550025；贵州省高等学校自身免疫病研究重点实验室，贵州省贵阳市 550025
作者简介:高杰，女，1989年生，陕西省西安市人，汉族，硕士，高级实验师，主要从事干细胞与眼表组织工程研究。
基金资助:
国家自然科学基金(82171343，82060151)，项目负责人：苏敏；贵州省科技厅项目(黔科合支撑[2020]4Y230号)，项目负责人：苏敏；贵州省科技厅项目(黔科合基础-ZK[2022]一般 344)，项目负责人：高杰；贵州省高等学校重点实验室(黔教技[2023]016号)，项目负责人：苏敏

Effect of Pax6 gene expression on hydrogen peroxide-induced aging in bone marrow mesenchymal stem cells

Gao Jie1, 2, 3, Zou Xingxing1, Wen Banghong1, Li Yuandi1, Su Min1, 3, 4, Hu Rong1, 2, 3

1Department of Histology and Embryology, School of Basic Medicine, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; 2Translational Medicine Research Center, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; 3Key Laboratory of Autoimmune Disease Research in Guizhou Colleges and Universities, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; 4National and Guizhou Joint Engineering Laboratory for Cell Engineering and Biomedicine Technique, ...

Received:2023-08-23 Accepted:2023-10-12 Online:2024-11-08 Published:2024-01-22
Contact: Hu Rong, MD, Professor, Department of Histology and Embryology, School of Basic Medicine, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; Translational Medicine Research Center, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; Key Laboratory of Autoimmune Disease Research in Guizhou Colleges and Universities, Guiyang 550025, Guizhou Province, China Su Min, MD, Professor, Department of Histology and Embryology, School of Basic Medicine, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; Key Laboratory of Autoimmune Disease Research in Guizhou Colleges and Universities, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; National and Guizhou Joint Engineering Laboratory for Cell Engineering and Biomedicine Technique, Guizhou Province Key Laboratory of Regenerative Medicine, Guizhou Medical University, Key Laboratory of Adult Stem Cell Transformation of Chinese Academy of Medical Sciences, Guiyang 550025, Guizhou Province, China
About author:Gao Jie, Master, Senior experimentalist, Department of Histology and Embryology, School of Basic Medicine, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; Translational Medicine Research Center, Guizhou Medical University, Guiyang 550025, Guizhou Province, China; Key Laboratory of Autoimmune Disease Research in Guizhou Colleges and Universities, Guiyang 550025, Guizhou Province, China
Supported by:
National Natural Science Foundation of China, No. 82171343, 82060151 (to SM); Project of Guizhou Science and Technology Department, No. [2020]4Y230 (to SM); Project of Guizhou Science and Technology Department, No. [2022]344 (to GJ); Key Laboratory of Higher Learning Schools of Guizhou Province, No. [2023]016 (to SM)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：

骨髓间充质干细胞：是来源于骨髓中的非造血类成体干细胞，因具有较强的增殖能力、多向分化潜能，能够促进组织修复，是组织工程理想种子细胞来源。
Pax6：是脊椎动物Pax家族成员之一的同源盒转录因子，在眼睛、胰脏和中枢神经系统发育中起到重要作用。Pax6可调控多种细胞内的信号转导通路，从而影响细胞的增殖、分化、凋亡等生物功能。

背景：多种眼科疾病的发生发展与过度氧化应激密切相关，抑制氧化应激反应可能会产生预防和治疗效果。

目的：探究Pax6基因表达对过氧化氢诱导的小鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs)衰老的影响。
方法：复苏BM-MSCs、Pax6/BM-MSCs、shPax6/BM-MSCs，经过氧化氢处理24 h后进行β-半乳糖苷酶染色，流式细胞术检测增殖指标Ki67的表达和细胞凋亡情况，RT-PCR检测衰老相关分子Wnt7a、p21、p53的表达。

结果与结论：①经过氧化氢处理后，3组细胞显示衰老表型，β-半乳糖苷酶染色阳性；与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组内阳性细胞表达较少，shPax6/BM-MSCs组内阳性细胞表达较多，差异有显著性意义(P < 0.05)；②流式细胞术结果显示：与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组细胞内Ki67阳性表达增加，细胞凋亡水平降低，shPax6/BM-MSCs组细胞内Ki67阳性表达降低，细胞凋亡水平升高，差异有显著性意义(P < 0.05)；③RT-PCR检测结果显示：与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组的Wnt7a、p53、p21表达量降低，shPax6/BM-MSCs组的Wnt7a、p53、p21表达量增加，差异有显著性意义(P < 0.05)；④结果表明：Pax6过表达能够对抗过氧化氢诱导的BM-MSCs衰老进程，可能与Wnt信号通路有关。

https://orcid.org/0000-0001-5253-3085 (胡蓉)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

关键词: 骨髓间充质干细胞, Pax6, Wnt7a, 过氧化氢, 凋亡, 衰老

Abstract:

BACKGROUND: The occurrence and development of various ophthalmic diseases are closely related to excessive oxidative stress, and the inhibition of oxidative stress response may produce preventive and therapeutic effects.
OBJECTIVE: To explore the role of Pax6 gene expression on hydrogen peroxide-induced aging of mouse bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs).
METHODS: Resuscitated BM-MSCs, Pax6/BM-MSCs, and shPax6/BM-MSCs were treated with hydrogen peroxide for 24 hours, and then β-galactosidase staining was performed. The proliferation index Ki67 expression and apoptosis were detected by flow cytometry. The expression of senescence-associated molecules (Wnt7a, p21, and p53) was detected by RT-PCR.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) After hydrogen peroxide treatment, the cells of the three groups showed senescence phenotype and β-galactosidase staining was positive. Compared with BM -MSCs group, the expression of positive cells in Pax6/BM-MSCs group was less and that in the shPax6/BM-MSCs group was more, and the difference was statistically significant (P < 0.05). (2) The results of flow cytometry showed that compared with BM-MSCs group, the positive expression of Ki67 in the Pax6/BM-MSCs group increased and the level of apoptosis decreased, while the positive expression of Ki67 decreased and the level of apoptosis increased in the shPax6/BM-MSCs group; the difference was significantly different (P < 0.05). (3) RT-PCR showed that compared with the BM-MSCs group, the expression of Wnt7a, p53, and p21 decreased in the Pax6/BM-MSCs group, while the expression of Wnt7a, p53, and p21 increased in the shPax6/BM-MSCs group; the difference was significantly different (P < 0.05). (4) These findings indicate that overexpression of Pax6 can antagonize the aging progression of BM-MSCs induced by hydrogen peroxide, which may be related to Wnt signaling pathway.

Key words: bone marrow mesenchymal stem cell, Pax6, Wnt7a, hydrogen peroxide, apoptosis, aging

中图分类号:

高杰, 邹星星, 文邦红, 李远迪, 苏敏, 胡蓉. Pax6基因表达对过氧化氢诱导骨髓间充质干细胞衰老的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 4921-4925.

Gao Jie, , , Zou Xingxing, Wen Banghong, Li Yuandi, Su Min, , , Hu Rong, , . Effect of Pax6 gene expression on hydrogen peroxide-induced aging in bone marrow mesenchymal stem cells[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(31): 4921-4925.

图/表（结果） 5

2.1 细胞分组培养与鉴定结果光镜下观察3组细胞形态，细胞均贴壁生长，生长良好，见图1A。RT-PCR结果显示：Pax6/BM-MSCs组细胞在1 000 bp与2 000 bp之间可见一特异性条带，大小约1 269 bp，而shPax6/BM-MSCs组和BM-MSCs组细胞未见到Pax6条带，见图1B。Western blot结果显示：Pax6/BM-MSCs组可在47 kD处见到明显的Pax6条带表达，而shPax6/BM-MSCs组和BM-MSCs组细胞未见到Pax6蛋白条带表达，见图1C。

2.2 各组细胞β-半乳糖染色结果 3组细胞经H2O2处理后形态发生改变，β-半乳糖苷酶染色阳性，细胞呈现蓝色，显示衰老表型。与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组内阳性细胞表达较少，shPax6/BM-MSCs组内阳性细胞表达较多，差异有显著性意义(P < 0.05)，见图2。

2.3 流式细胞术检测增殖指标Ki67的表达 Pax6/BM-MSCs组中Ki67阳性率可达46.0%左右，BM-MSCs组和shPax6/BM-MSCs组Ki67阳性率分别为30.1%和18.8%。与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组Ki67的表达升高，而shPax6/BM-MSCs组Ki67的表达降低，差异有显著性意义(P < 0.05)，见图3。

2.4 流式细胞术检测细胞凋亡情况 BM-MSCs组、Pax6/BM-MSCs组、shPax6/BM-MSCs组的细胞凋亡率分别为20.62%，15.86%，30.76%。与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组细胞凋亡率降低，而shPax6/BM-MSCs组细胞凋亡率明显升高，差异有显著性意义(P < 0.05)，见图4。

2.5 RT-PCR检测衰老相关信号的表达由图5可知，3组细胞中均见Wnt7a、p53、p21 特异性条带。与BM-MSCs组相比，Pax6/BM-MSCs组Wnt7a、p53、p21表达降低；shPax6/BM-MSCs组Wnt7a、p53、p21表达增加，差异均有显著性意义(P < 0.05)，见图5。

参考文献

[1] WANG X, WANG S, ZHOU Y, et al. BM‑MSCs protect against liver ischemia/reperfusion injury via HO‑1 mediated autophagy. Mol Med Rep. 2018;18(2):2253-2262.
[2] 李志清,黄悦,孙慧敏,等. PAX6基因在眼发育中的调控作用[J].国际眼科杂志,2013,13(4):685-687.
[3] TZAMERET A, SHER I, BELKIN M, et al. Epiretinal transplantation of human bone marrow mesenchymal stem cells rescues retinal and vision function in a rat model of retinal degeneration. Stem Cell Res. 2015;15(2):387-394.
[4] 周梦,余菲,邵春益,等.PAX6基因过表达促进大鼠骨髓内皮祖细胞向角膜内皮细胞分化[J].组织工程与重建外科,2021,17(1):25-29.
[5] 祁海燕,冷非,苏学刚.靶向沉默Pax6基因表达抑制视网膜母细胞瘤增殖侵袭的机制研究[J].临床和实验医学杂志,2017,16(16):1604-1607.
[6] GAO J, DING L, XIN Y, et al. Pax6-Induced Proliferation and Differentiation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Into Limbal Epithelial Stem Cells. Stem Cells Dev. 2023;32(13-14):410-421.
[7] BABIZHAYEV MA, YEGOROV YE. Reactive Oxygen Species and the Aging Eye: Specific Role of Metabolically Active Mitochondria in Maintaining Lens Function and in the Initiation of the Oxidation-Induced Maturity Onset Cataract--A Novel Platform of Mitochondria-Targeted Antioxidants With Broad Therapeutic Potential for Redox Regulation and Detoxification of Oxidants in Eye Diseases. Am J Ther. 2016;23(1):e98-117.
[8] SHU DY, CHAUDHARY S, CHO KS, et al. Role of Oxidative Stress in Ocular Diseases: A Balancing Act. Metabolites. 2023;13(2):187.
[9] HSUEH YJ, CHEN YN, TSAO YT, et al. The Pathomechanism, Antioxidant Biomarkers, and Treatment of Oxidative Stress-Related Eye Diseases. Int J Mol Sci. 2022;23(3):1255.
[10] DAMMAK A, PASTRANA C, MARTIN-GIL A, et al. Oxidative Stress in the Anterior Ocular Diseases: Diagnostic and Treatment. Biomedicines. 2023; 11(2):292.
[11] 孟继虹,饶青.细胞老化相关信号途径[J].医学分子生物学杂志, 2006,3(6):456-459.
[12] EBRAHIM N, EL-HALIM HEA, HELAL OK, et al. Effect of bone marrow mesenchymal stem cells-derived exosomes on diabetes-induced retinal injury: Implication of Wnt/ b-catenin signaling pathway. Biomed Pharmacother. 2022;154:113554.
[13] 袁大江,彭吾训,张飞,等.低浓度过氧化氢预处理增强骨髓间充质干细胞抗氧化应激损伤的能力[J].中国组织工程研究,2019,23(13): 1982-1988.
[14] 张文娟,纪卫东,杨淋清,等.人胚肺成纤维细胞复制性衰老及过氧化氢诱导的早衰研究[J].卫生研究,2009,38(2):139-143.
[15] 王惠,王飞,楚瑞雪,等.抑制Pax6基因表达对视网膜母细胞瘤增殖侵袭的影响及其作用机制[J].实用癌症杂志,2020,35(12):1961-1964.
[16] 李亮.PAX6过表达促进视网膜母细胞瘤细胞增殖机制研究[D].北京:首都医科大学,2012.
[17] 张爱平,高田,胡玉亮.银杏内酯B调控PAX6基因表达对人骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化能力的影响[J].中国药师,2021,24(9): 1612-1616.
[18] SUN J, LIU WH, DENG FM, et al. Differentiation of rat adipose-derived mesenchymal stem cells into corneal-like epithelial cells driven by PAX6. Exp Ther Med. 2018;15(2):1424-1432.
[19] SCHAALE K, NEUMANN J, SCHNEIDER D, et al. Wnt signaling in macrophages: augmenting and inhibiting mycobacteria-induced inflammatory responses. Eur J Cell Biol. 2011;90(6-7):553-559.
[20] 马蓉洁,朱良,徐俊.Wnt/β-catenin信号通路调控人神经干细胞衰老过程的研究[J].同济大学学报(医学版),2017,38(5):1-6.
[21] 周长立,任先军,蒋涛,等.Wnt7a基因对大鼠骨髓间充质干细胞增殖及向神经元样细胞分化的影响[J].第三军医大学学报,2013,35(8): 702-706.
[22] 谭亭. LiCl促进糖尿病角膜上皮损伤修复的机制研究[D].宜昌:三峡大学,2022.
[23] DE BOER J, WANG HJ, VAN BLITTERSWIJK C. Effects of Wnt signaling on proliferation and differentiation of human mesenchymal stem cells. Tissue Eng. 2004;10(3-4):393-401.
[24] KUILMAN T, MICHALOGLOU C, VREDEVELD LC, et al. Oncogene-induced senescence relayed by an interleukin-dependent inflammatory network. Cell. 2008;133(6):1019-1031.
[25] GAMBINO V, DE MICHELE G, VENEZIA O, et al. Oxidative stress activates a specific p53 transcriptional response that regulates cellular senescence and aging. Aging Cell. 2013;12(3):435-445.
[26] MIJIT M, CARACCIOLO V, MELILLO A, et al. Role of p53 in the Regulation of Cellular Senescence. Biomolecules. 2020;10(3):420.
[27] 钟培瑞,何晓艳,廖瑛,等.P53/P21通路在电针抑制骨质疏松大鼠模型成骨细胞衰老中的机制[J].实用医学杂志,2023,39(2):192-197.
[28] ENGELAND K. Cell cycle regulation: p53-p21-RB signaling. Cell Death Differ. 2022;29(5):946-960.
[29] REGULSKI MJ. Cellular Senescence: What, Why, and How. Wounds. 2017; 29(6):168-174.
[30] BINET R, YTHIER D, ROBLES AI, et al. WNT16B is a new marker of cellular senescence that regulates p53 activity and the phosphoinositide 3-kinase/AKT pathway. Cancer Res. 2009;69(24):9183-9191.

引言

材料方法

1.1 设计细胞学体外实验。
1.2 时间及地点实验于2020年6月至2021年7月在贵州医科大学组织学与胚胎学教研室完成。
1.3 材料细胞株(BM-MSCs、Pax6/BM-MSCs、shPax6/BM-MSCs)由苏敏课题组保存提供。DMEM/F12培养基、胎牛血清(Gibco)；兔抗Pax6多克隆抗体(稀释浓度1∶500)、HRP标记的山羊抗兔IgG(稀释浓度1∶2 000)(欣博盛)；PE-抗小鼠Ki67抗体(稀释浓度1∶200)(BioLegend)；Annexin V-FITC细胞凋亡试剂盒(BD Biosciences)；β-半乳糖苷酶染色试剂盒(索莱宝)；倒置荧光显微镜(日本尼康)；细胞培养箱(美国赛默飞)；流式细胞仪(美国BD)；引物由上海生工设计合成。
1.4 实验方法
1.4.1 BM-MSCs的体外培养及早衰模型的建立用含体积分数10%胎牛血清的DMEM/F12完全培养基复苏BM-MSCs，接种于T25培养瓶中(1×108 L-1，5 mL)，于37 ℃、体积分数5%CO2培养箱内培养，每隔两三天换液1次，待细胞融合至70%，换无血清培养基培养，同时加入不同浓度的H2O2 (0，125，250，500，1 000 μmol/L) 处理24 h。采用β-半乳糖苷酶染色筛选出合适的H2O2浓度建模。
按照β-半乳糖苷酶剂盒操作步骤进行染色，在倒置荧光显微镜下观察和计数：表达衰老特异性β-半乳糖苷酶的细胞为阳性细胞，呈现蓝色，经过筛选H2O2合适浓度为500 μmol/L。
1.4.2 细胞分组培养与鉴定用含体积分数10%胎牛血清的DMEM/F12完全培养基复苏BM-MSCs、Pax6/BM-MSCs、shPax6/BM-MSCs，即为空白对照组、Pax6过表达组、Pax6下调组，接种于T25培养瓶中(1×108 L-1，5 mL)，于37 ℃、体积分数5%CO2培养箱内培养，每隔两三天换液1次，待细胞融合80%-90%时，按1∶3比例传代，传至第3代时收集各组细胞进行相关检测。

(1) RT-PCR检测Pax6 mRNA的表达：采用Trizol法提取各组细胞总RNA，使用反转录试剂盒利用随机引物法合成cDNA第一链，克隆Pax6的基因片段，引物序列见表1。反应条件：94 ℃变性30 s，60 ℃退火55 s，72 ℃延伸30 s，共计35个循环；1.5%琼脂糖凝胶电泳分离，成像系统拍照分析。

(2) Western blot检测Pax6蛋白的表达：使用RIPA裂解细胞提取各组细胞总蛋白，BCA法进行蛋白定量，根据浓度制备15 μL样品体系，进行SDS-PAGE凝胶电泳，转膜，5%脱脂奶粉封闭2 h，分别加入Pax6一抗(稀释比例1∶500)，4 ℃孵育过夜，次日TBST洗后加入HRP标记的二抗 (1∶2 000)，室温孵育2 h，用GAPDH作为内参蛋白，使用化学发光底物于凝胶成像系统显影扫描检测蛋白表达。
1.4.3 H2O2处理细胞将3组细胞用含H2O2(500 μmol/L)的无血清培养基培养24 h后，收集相应细胞进行检测。
1.5 主要观察指标
1.5.1 β-半乳糖苷酶染色检测细胞衰老情况按照β-半乳糖苷酶剂盒操作步骤进行染色，在倒置荧光显微镜下观察和计数β-半乳糖苷酶阳性细胞数。
1.5.2 流式细胞术检测增殖指标Ki67的表达收集3组细胞悬液，预冷PBS洗2遍，0.25%的Trion X-100 破膜10 min，PBS洗2遍，加入PE-Ki67(1∶200)4 ℃避光孵育45 min，PBS重悬，混匀后上机检测。
1.5.3 Annexin V-FITC/PI检测细胞凋亡情况收集3组细胞悬液，预冷PBS 洗2遍，将细胞重悬于300 µL的1×Binding Buffer中，加入5 µL FITC孵育10 min后加入5 µL PI室温避光孵育5 min，最后向流式管中加入200 µL的1×Binding Buffer，混匀后上机检测。

1.5.4 RT-PCR检测衰老相关指标的表达步骤同1.4.2(1)，克隆衰老指标p21、p53、Wnt7a的基因片段，引物序列见表1。

1.6 统计学分析计量资料以x±s表示，所有数据采用SPSS 20.0统计软件进行分析，资料服从正态分布及方差齐时应用单因素方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。文章统计学方法已经通过贵州医科大学生物统计学专家审核。

讨论

BM-MSCs是来源于中胚层的成体干细胞，因具有低免疫原性及良好的多向分化潜能，使其广泛应用于临床干细胞移植治疗[12]。但是细胞内外的微环境对于细胞增殖、凋亡、衰老有一定的影响。作者前期将外源基因Pax6导入BM-MSCs中，诱导其向角膜方向分化，为眼表疾病治疗做准备[6]。但是种子细胞的状态严重影响移植效率，且Pax6表达的BM-MSCs能否对抗碱烧伤移植环境中氧化应激反应所引起的细胞衰老问题值得探讨。研究表明，H2O2广泛用于短时期内获得氧化应激的细胞早衰模型[13-14]，且H2O2诱导时间及量都比较好控制，是体外研究衰老的良好工具。因此该研究结合β-半乳糖苷酶染色结果，成功建立氧化应激细胞早期衰老模型。
Pax6是在进化上高度保守的转录因子家族，从动物体细胞的早期分化到组织器官的逐渐形成均发挥着重要的作用。研究表明，Pax6可参与视网膜母细胞瘤的增殖调控，Pax6具有抑制角膜细胞瘤细胞增殖，并促进细胞周期阻滞及细胞凋亡的作用[15-16]；但Pax6的过表达则促进视网膜母细胞瘤增殖。说明在不同种类的细胞中Pax6表达水平不同，对细胞的增殖和凋亡影响也不尽相同，既可促进细胞的增殖、抑制细胞的凋亡[17]；又可抑制细胞的增殖，促进细胞的凋亡[18]。为确定Pax6表达对H2O2处理BM-MSCs的影响，该研究采用多种方法进行检测，结果发现与对照组比较，Pax6过表达组BM-MSCs的衰老情况较轻，β-半乳糖苷酶阳性细胞数量较少，凋亡细胞率较低，细胞增殖能力较高；Pax6下调组BM-MSCs的衰老情况较重，β-半乳糖苷酶阳性细胞数量较多，凋亡细胞率较高，细胞增殖能力较弱，提示Pax6过表达能够对抗H2O2引起的细胞早衰，但具体机制需要探讨。
Wnt信号通路是生物体内非常重要的信号通路之一，参与细胞增殖、分化、凋亡等生命活动[19]。研究表明，Wnt信号与干细胞的衰老也存在联系[20]，尤其在环境变化导致的干细胞衰老过程中起着非常重要的作用。Wnt7a是Wnt 家族的重要成员之一，位于Wnt信号通路的上游，可通过影响下游靶基因的活化对细胞的生命活动发挥作用。研究证明，Wnt7a表达上调能够促进BM-MSCs的增殖[21]。在创伤角膜中，Wnt7a 表达能够迅速被诱导，并启动角膜上皮细胞的增殖，从而增强创伤愈合[22]。研究发现，低水平激活的Wnt信号能够促进间充质干细胞增殖，而高水平激活的Wnt信号反而抑制其增殖[23]。以上研究提示，Wnt信号通路对间充质干细胞增殖起着双向调节作用，而具体的作用方向可能受培养环境及Wnt信号强度的影响。研究表明，在衰老小鼠中Wnt3、Wnt4、Wnt5a等Wnt蛋白的表达升高[24]，且无论在体内或体外实验中，Wnt的持续激活加速干细胞衰老和耗竭。该研究RT-PCR结果显示Pax6表达组细胞Wnt7a 表达水平较低，而Pax6下调组细胞Wnt7a 表达水平较高，提示Pax6可能是通过Wnt信号通路影响细胞生长和衰老。
p53是细胞中重要的转录因子，在细胞衰老过程中发挥重要作用[25]。研究表明，在应激状态下，p53的激活可导致细胞周期停滞、细胞凋亡和衰老的发生[26]。p21是p53下游的效应分子，是细胞衰老过程中介导细胞生长停滞的重要因子[27]。研究证实，p53活化后 p21的转录增加，激活p53/p21途径诱发细胞衰老[27-29]；而敲低p53后，可下调p21的表达，减轻细胞的衰老。研究发现，Wnt分子调节p53/p21活性影响复制性的细胞衰老[30]。在该研究H2O2诱导的细胞衰老模型中也观察到相关信号分子的变化，与对照组比较，Pax6过表达组Wnt7a、p53和p21表达降低，Pax6下调组Wnt7a、p53和p21表达增加。研究结果提示，Pax6表达抑制Wnt通路激活，对抗了H2O2引起BM-MSCs的衰老。但Wnt7a与p53 /p21之间、Wnt7a与Pax6之间相互作用的具体分子机制，以及在BM-MSCs衰老过程是否存在其他信号通路参与，有待进一步研究。
综上所述，该研究将表达不同水平Pax6的BM-MSCs经过H2O2处理建立衰老细胞模型，并对此过程中的衰老相关分子机制进行检测，实验结果丰富了Wnt信号通路对BM-MSCs衰老的影响，也为干细胞衰老研究及细胞移植提供了理论依据。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

Pax6基因表达对过氧化氢诱导骨髓间充质干细胞衰老的影响

Effect of Pax6 gene expression on hydrogen peroxide-induced aging in bone marrow mesenchymal stem cells

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 5

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	杨毅峰, 叶楠, 王琳, 郭帅成, 黄健. 右美托咪定抗缺血再灌注损伤的信号通路[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(9): 1464-1469.
[2]	岳云, 王佩佩, 袁兆鹤, 何生存, 贾戌生, 刘倩, 李占涛, 付慧玲, 宋斐, 贾孟辉. 巴豆霜干预脑缺血再灌注损伤大鼠皮质区JNK/p38 MAPK及神经元凋亡的机制[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1186-1192.
[3]	刘鑫, 胡满, 赵文杰, 张钰, 孟博, 杨盛, 彭晴, 张亮, 王静成. 镉暴露激活PI3K/Akt信号通路诱导椎间盘纤维环细胞衰老[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(8): 1217-1222.
[4]	潘小龙, 樊飞燕, 应春苗, 刘飞祥, 张运克. 中药抑制间充质干细胞衰老的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(7): 1091-1098.
[5]	申飞燕, 姚吉祥, 苏珊珊, 赵忠民, 唐巍东. 敲低环状RNA WD重复含蛋白1抑制膝骨关节炎软骨细胞增殖并诱导凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 499-504.
[6]	陈泽鹏, 侯永辉, 陈树东, 侯宇, 林定坤. 牛磺熊去氧胆酸干预缺糖缺氧条件下脊髓神经元的凋亡[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(4): 528-534.
[7]	卢梦雅, 伍闲, 佘泽宇, 夏帅, 卢曼, 杨永晖. 针刀调控线粒体途径软骨细胞凋亡防治大鼠膝骨关节炎[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(32): 5190-5195.
[8]	侯增涛, 董志伟, 张金锋, 杨晓慧, 范筱. 富血小板纤维蛋白调控细胞凋亡修复大鼠膝骨关节炎损伤软骨[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(32): 5167-5171.
[9]	王茜, 俞丽, 贾麒钰, 黄金勇, 刘泽彪, 张俊, 加依达尔•地力木拉提, 谢增如, 马海蓉. 敲低细丝蛋白B对小鼠颅顶成骨前体细胞增殖、迁移及凋亡的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(32): 5177-5181.
[10]	宋文学, 廖益东, 明江, 何龙才, 陈光唐, 陈晨, 王梓力, 熊明松, 崔君拴, 徐卡娅. 颅内移植人骨髓间充质干细胞减轻大鼠脑缺血再灌注损伤[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 5036-5041.
[11]	赵文静, 刘百坤, 李秋莲, 陈曦. 长期传代培养对骨髓间充质干细胞生物学特性的影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 4926-4930.
[12]	陈双, 席志鹏, 王楠, 房晓阳, 刘鑫, 康然, 谢林. 槲皮素靶向CCR1、CXCR4促进人骨髓间充质干细胞的迁移[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 4945-4950.
[13]	施伟丽, 刘珊珊, 常红波, 高海霞, 王新洲, 秦楠, 吴鸿. 血管内皮生长因子联合碱性成纤维细胞生长因子改善骨髓间充质干细胞复制性衰老[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 4958-4963.
[14]	张弛可, 王飞清, 吴丹, 杨波, 成金阳, 陈娟, 唐东昕, 刘洋, 李艳菊. 急性髓系白血病细胞条件培养液对间充质干细胞的生物学影响[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(31): 4995-5002.
[15]	林峰, 程玲, 高勇, 周建业, 商青青. 透明质酸水凝胶包裹骨髓间充质干细胞改善心肌梗死大鼠的心功能(Ⅲ)[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(3): 355-359.