Bmi1信号组成性激活诱导肺脏上皮干细胞衰竭在小鼠矽肺病理发生中的作用与机制研究
批准号:
32070863
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘晓明
依托单位:
学科分类:
干细胞基础研究
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘晓明
中文摘要
肺脏远端支气管肺泡干细胞(BASC)和肺泡II型祖细胞(ATP)是维持肺脏损伤修复和稳态的主要干细胞来源,但它们之间的干细胞层次和在矽肺发生中的分子机制不清;淋巴瘤Mo-MLV插入区1同源物(Bmi1)和Wnt/β-catenin是调控干细胞自我复制和增殖的关键因子。我们前期发现小鼠肺脏上皮细胞Bmi1信号随着矽肺病理进程逐渐增强,提示组成性激活Bmi1通过与Wnt/β-catenin信号相互作用导致上皮干细胞衰竭参与矽肺病理发生。本项目拟探讨(1)BASC和ATP亚群细胞组成的异质性和基因表达谱差异;(2) Bmi1细胞在矽肺病理发生过程中的细胞谱系;(3)Bmi1基因缺失对肺脏上皮干细胞在矽肺病理发生中的增殖与分化影响;(4)Bmi1和Wnt/β-catenin相互作用对肺脏上皮干细胞增殖与分化的作用与机制等内容,为研究肺脏上皮干细胞在矽肺病理发生中的作用与分子机制提供新的的思路。
英文摘要
Both of the bronchoalveolar stem cells (BASC) and alveolar type II progenitor cells (ATP) are indispensible source of stem cells for injury repair and maintenance of tissue and function homeostasis in distal lungs. However the hierarchical relation and underlying regulatory mechanism between them and their roles in the pathogenesis of silicosis remain exclusive. The lymphoma Mo-MLV insertion region 1 homolog (Bmi1) and Wnt/β-catenin signaling both are pivotal factors regulating the self-renewal and proliferation of adult stem cells. We previously found that a gradually enhanced Bmi1 signaling in the epithelial cells of mouse silicosis lung along with the pathogenic progression, suggesting that the constitutive activation of Bmi1 has an impact on the pathogenesis of silicosis through a mechanism by which it interacts with the Wnt/β-catenin signaling to induce a proliferative exhaustion of epithelial stem cells. Therefore, the present proposal is attempt to investigate: (1) the differential expression profile and heterogeneity between BASC and ATP cell populations in mouse lung; (2) the differential cell lineage tracings of Bmi1 expressing epithelial cells during the pathogenesis of silicosis in mice; (3) the impact of Bmi1 deficiency on the proliferation and differentiation of lung epithelial stem cells during the development tof silicosis in mice; and (4) the role and underlying mechanism of the interaction between Bmi1 and Wnt/β-catenin signaling in the proliferation and differentiation of lung epithelial stem cells during the pathogenic progression of silicosis in mice. An accomplishment of this proposal will allow us to better understand the role and molecular mechanisms of lung epithelial stem cells in injury repair and pathogenesis of silicosis in particularly, and other chronic lung diseases in general, which may also provide novel clues for studies in lung epithelial stem cells.
矽肺是一种由长期吸入SiO2颗粒引发的慢性呼吸系统疾病,其主要病理特点是肺组织损伤与修复失衡,目前尚无法治愈。本研究以恢复肺脏内源性上皮干细胞潜能为核心,探讨人胚胎干细胞分化来源的间充质干细胞(hESC-MSCs)在矽肺治疗中的潜能及其分子机制,特别关注Bmi1信号在干细胞增殖、分化与损伤修复中的作用。.研究构建了SiO2诱导的小鼠矽肺模型和体外人支气管上皮细胞(HBECs)损伤模型,分析Bmi1在矽肺气道上皮干细胞中的表达变化及其功能。结果显示,矽肺小鼠肺组织中Bmi1、基底细胞标记物Krt14、Krt5及分化标记物Ccsp和Ac-α-Tub表达显著下调。体外实验揭示,SiO2持续损伤显著抑制HBECs的增殖与分化,伴随衰老相关基因P21上调,而过表达Bmi1可以通过抑制P21和P53的表达,恢复HBECs的增殖活性和分化能力,并促进假复层柱状上皮形成。.条件培养基(MSC-CM)处理研究表明,MSC-CM通过激活HBECs内源性Bmi1信号,恢复SiO2抑制的HBECs增殖与分化能力,并抑制上皮细胞的上皮-间质转化(EMT)。在小鼠模型中,hESC-MSCs通过尾静脉注射可迁移至受损部位,显著改善肺组织炎症反应,减少矽结节面积与数量,减轻肺纤维化,并通过激活Bmi1信号促进上皮细胞损伤修复。.基于以上研究结果,得出结论:Bmi1在矽肺小鼠的肺组织及SiO2损伤的HBECs中表达下调,而过表达Bmi1可恢复HBECs增殖、分化及气道上皮细胞再生能力;hESC-MSCs通过激活内源性Bmi1信号,恢复HBECs功能并抑制EMT;在小鼠矽肺模型中,hESC-MSCs可有效改善肺纤维化并参与上皮细胞损伤修复,展现良好的治疗潜力。.项目实施期间,课题组发表SCI论文8篇、北大核心期刊论文1篇,授权国家实用新型专利1项,培养博士研究生4名、硕士研究生1名,高质量完成研究计划并达成预期目标。
肺泡上皮细胞Dickkopf-1平衡Wnt/β-catenin信号减轻小鼠矽肺病理发生的分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:33万元
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批准年份:2022
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负责人:刘晓明
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依托单位:
Wnt/β-catenin调控肺泡微环境炎性信号在小鼠矽肺模型病理发生中的作用机制研究
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批准号:31860318
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2018
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负责人:刘晓明
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依托单位:
Wnt/beta-catenin 信号在协调肺泡上皮细胞与巨噬细胞宿主防御机制中的作用
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批准号:31472191
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2014
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负责人:刘晓明
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依托单位:
猪肺脏气道上皮干细胞的研究
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批准号:31172278
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2011
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负责人:刘晓明
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依托单位:
国内基金
海外基金