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骨髓血管内皮细胞HIF-1α低表达介导的自噬受损在allo-HSCT后aGVHD中的作用及机制研究

批准号:
82100233
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
曹谢娜
依托单位:
学科分类:
造血干细胞移植与并发症
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹谢娜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
急性移植物抗宿主病(aGVHD)是异基因造血干细胞移植后常见且严重的并发症,是亟待解决的重要科学问题。低氧诱导因子-1α(HIF-1α)作为调控血管内皮细胞活性氧的关键分子,与自噬密切相关。近年来,申请人围绕aGVHD的发病机制开展了系列研究,发现:aGVHD患者骨髓血管内皮细胞的HIF-1α及自噬水平低于非GVHD患者;aGVHD患者骨髓血管内皮细胞和造血干细胞数量和功能受损;骨髓血管内皮细胞自噬缺陷/不足是其功能受损,进而支持造血减弱的关键因素。所以我们提出假设,HIF-1α低表达介导的自噬缺陷/不足所致骨髓血管内皮细胞损伤是造血干细胞异常,造血、免疫重建延迟,炎症反应激活,进而导致aGVHD发生和发展的重要原因。本课题将从血管内皮细胞自噬这一崭新视角,通过前瞻性临床研究、体内、外实验,系统阐述HIF-1α依赖的自噬对aGVHD骨髓血管内皮细胞与造血干细胞损伤与修复作用及其调控机制。
英文摘要
Graft-versus-host disease (GVHD) is a major complication after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo-HSCT), and its pathogenesis has not been fully elucidated. Hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1α) plays an essential role in assisting endothelial cells to adapt to hypoxic environments, via regulating autophagy. Our series of reports showed that: 1) upregulated HIF-1α and defective autophagy were found in bone marrow endothelial cells from aGVHD patients compared to matched patients without aGVHD; 2) reduced and dysfunctional bone marrow endothelial cells and hematopoietic stem cells were found in aGVHD patients compared with those without aGVHD, with elevated intracellular reactive oxygen species levels; 3) the autophagy in endothelial cells could modulate their ability of supporting hematopoiesis. Therefore, we postulate that down-regulated HIF-1α-dependent autophagy may conduct the impairment of bone marrow endothelial cells, which would weaken their ability to support hematopoietic and immunologic reconstitution, and lead to an active inflammatory process to aggravate aGVHD. This work would demonstrate the role of HIF-1α-dependent autophagy of endothelial cells in the pathogenesis of aGVHD in vitro and in vivo, thus providing a promising therapeutic target for aGVHD patients in the future.
急性移植物抗宿主病(aGVHD)是异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)后最常见的并发症之一,严重影响移植患者的生活质量及疗效。骨髓血管内皮祖细胞(EPCs)对移植后造血干细胞在受者体内归巢、植入过程中发挥了重要支持作用。而低氧诱导因子-1α(HIF-1α)可调控骨髓EPCs内自噬水平及其功能,但骨髓EPCs中的HIF-1α表达与自噬水平在allo-HSCT后aGVHD发生过程中的具体作用尚不明确。本研究基于临床样本,发现了aGVHD患者骨髓EPCs的HIF-1α低表达伴自噬缺损,并使用HUVECs作为体外模型,发现HUVECs中HIF-1α下调会引起自噬水平下降,异常活化SIRT1和PARP1,影响NAD+水平和线粒体膜电位,进而削弱其细胞功能和造血支持能力。随后,本研究选取了两种在临床上广泛使用的药物HIF-1α激动剂罗沙司他与NAD+补充剂β-烟酰胺单核苷酸(NMN)对内皮细胞进行干预,发现二者可显著修复患者骨髓EPCs的损伤,降低aGVHD的发生风险。最后通过构建内皮细胞特异性HIF-1α敲除的基因编辑小鼠模型,验证了体外实验的结论。在对行单倍体allo-HSCT患者aGVHD的临床管理中,我们通过前瞻性临床试验,发现不含甲氨蝶呤(MTX)的双倍剂量的重组人源化抗CD25单克隆抗体(anti-CD25 mAb 50 mg/d)较单剂量anti-CD25 mAb(anti- CD25 mAb 25 mg/d 和MTX)可以显著降低移植后第100天重度aGVHD。综上,本研究系统阐述HIF-1α依赖的自噬对aGVHD患者骨髓EPCs损伤与修复的作用及其分子调控机制,为aGVHD提供了全新的临床防治新策略,并从临床干预角度探究了CD25单抗取代MTX预防aGVHD的可能性。
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