低氧及其下游因子miRNA-145在脐带间充质干细胞向Ⅱ型肺泡上皮细胞分化中的作用

摘要

目的:探讨低氧和转化生长因子β (TGF-β)对脐带间充质干细胞(UCMSC)向Ⅱ型肺上皮细胞(ATⅡ)分化的影响以及微小RNA-145 (miR-145)在此过程中的调控作用,阐明UCMSC在损伤肺组织微环境中低氧和TGF-β的双重刺激下向ATⅡ分化的机制.方法:体外分离人UCMSC,与人肺癌细胞株A549共培养,诱导UCMSC向ATⅡ分化.采用氯化钴在体外模拟低氧环境,将细胞分为常氧诱导组和低氧诱导组,应用相差显微镜观察低氧诱导组细胞的形态变化,应用流式细胞术检测诱导细胞中ATⅡ所占百分比;在常氧诱导组和低氧诱导组中,采用定量PCR (qPCR)和Western blotting法分别检测ATⅡ特异性基因、细胞纤维化相关基因和miR-145表达水平.在低氧诱导组中,将细胞分为miR-145抑制剂组、miR-145抑制剂对照组和miR-145未抑制组,应用qPCR和Western blotting法检测诱导后3组细胞中纤维化相关基因的表达水平.在293T细胞中分别转入miR-145前体(pre-145)和miR-145前体对照(pre-145 scramble),应用双荧光素酶报告基因系统检测TGF-βRⅡ3’-UTR野生型及突变型的相对荧光素酶活性(RLU).结果:低氧诱导组中UCMSC由最初的成纤维样细胞逐渐变为扁平梭形,培养8d后呈铺路石样上皮细胞形态,并且高表达ATⅡ表面分子标志SpC的诱导细胞所占百分率达到(94.50±3.37)％.与常氧诱导组比较,低氧诱导下ATⅡ特异性基因KGF、CK18、SpA、SpB和SpC以及miR-145表达水平明显升高(P＜0.05).在UCMSC-ATⅡ分化过程中加入TGF-β1刺激后,与常氧诱导组比较,低氧诱导组中细胞纤维化相关基因Col-Ⅰ、TGF-βRⅡ及TGFβRⅡ下游信号因子p-Smad2和p-Smad3表达水平明显下降(P＜0.05).在低氧诱导条件下,与miR-145抑制剂对照组和miR-145未抑制组比较,miR-145抑制剂组中Col-Ⅰ和TGF-βRⅡ表达水平明显升高(P＜0.05).与TGF-βRⅡ3’-UTR突变型比较,miR-145前体作用下TGF-βRⅡ3’-UTR野生型的RLU降低(P＜0.05).结论:低氧能够促进UCMSC向ATⅡ分化并抑制TGF-β1引起的纤维化,其机制可能是低氧通过上调miR-145直接抑制TGF-βRⅡ表达从而阻断TGF-β1/TGF-βRⅡ信号通路.