期刊：Circulation Research
影响因子：14.467
文章题目：N-Cadherin Overexpression Mobilizes the Protective Effects of Mesenchymal Stromal Cells Against Ischemic Heart Injury Through a β-Catenin–Dependent Manner
技术手段：腺病毒的构建和转染，siRNA介导的基因敲除，RNA-seq，qRT-PCR，免疫共沉淀，western blot等；
派森诺生物与中国人民解放军空军军医大学（第四军医大学）携手合作，于近期在Circulation Research上发表N-cadherin增强间充质基质细胞（MSC）心脏保护作用的研究成果。
研究背景
以间充质基质细胞（MSC）为基础的治疗对缺血性心力衰竭很有希望。然而，由于细胞滞留率低和旁分泌功能差，其疗效有限。黏附、迁移、分化和旁分泌功能在间充质干细胞的存活/保留和修复能力中发挥重要作用。N-钙粘素(N-cadherin)是一种能够增强细胞-细胞粘附的跨膜蛋白，最近引起干细胞生物学领域的关注。本研究旨在探讨N-cadherin是否以及如何调节间充质基质细胞的滞留和对缺血性心力衰竭的心脏保护能力。
研究内容
N-cadherin过表达增加脂肪组织来源的间充质基质细胞（ADSC）保留率
用含有N-cadherin、T-cadherin的腺病毒或腺病毒对照转染成年小鼠来源的ADSC。心肌梗死(MI)或心肌缺血/再灌注（MI/R）后立即将标记的ADSC心肌内注射于梗死边缘区3个部位。结果表明N-cadherin过表达显著增加了心肌梗死后7天内移植ADSC的生存/保留。
图1：N-cadherin过表达增加了脂肪组织来源的间充质基质细胞(ADSC)保留率。
心肌内注射过表达N-cadherin的ADSC可预防心肌梗死(MI)后或心肌缺血/再灌注（MI/R）的心脏损伤
实验验证了N-cadherin过表达能增强ADSC对心肌梗死后小鼠的心脏修复作用，以及ADSC-Ncad的心脏保护作用。组织学分析显示，转染腺病毒-N-cadherin的ADSC在心肌梗死后3天可显著保留毛细血管密度，增加心肌细胞增殖（图2），中度减少心肌细胞凋亡。更重要的是，转染腺病毒- N-cadherin的ADSC显著增加了心肌梗死和心肌缺血/再灌注小鼠的左室射血分数和减少纤维化。
图2 心肌梗死(MI)后，过表达N-cadherin的ADSC心肌内注射可保持毛细血管密度，增加心肌细胞增殖
体外实验表明N-cadherin过表达可促进ADSC-心肌细胞粘附和迁移，增强ADSC增加血管生成和心肌细胞增殖的能力
N-Cadherin过表达通过基质金属蛋白酶（MMP）10、13和HGF促进ADSC迁移和旁分泌血管生成
为了确定N-cadherin过表达对ADSC影响的分子机制，利用ADSC-con和ADSC-Ncad的RNA样本进行RNA测序分析（图3）。结果显示，135个基因的表达显著增加。作者推断N-cadherin过表达显著上调的分泌蛋白最有可能是心脏保护作用的原因。在筛选出关注的8个基因中，结合实时聚合酶链反应、Western blot和ELISA分析证实N-cadherin过表达的迁移作用是由MMP-10和MMP-13介导的，而不是HGF。而MMP-10、MMP-13、HGF均参与了N-cadherin的促血管生成作用。
图3：基因表达热图分析（│log2FoldChange│>0.6,P<0.05）
N-Cadherin过表达增强ADSC能力，通过HGF的分泌，介导了N-cadherin的增殖作用
N-cadherin过表达及免疫共沉淀等实验结果表明N-cadherin过表达显著增加了N-cadherin/β-catenin复合体的形成和活性
N-Cadherin过表达以β-Catenin依赖的方式促进ADSC粘附、迁移、旁分泌功能和心脏保护
通过小干扰rna介导的β-catenin下调导致N-cadherin过表达诱导的MMP-10/13和HGF蛋白表达显著受阻。ADSC导致的心肌细胞增殖的增加、ADSC- ncad的心脏保护作用，心肌梗死8周后的心功能和心肌纤维化程度等等均受到抑制（图4）。综上所述，这些数据表明，在ADSC中N-cadherin过表达的促进作用、促迁移作用、促血管生成作用、增殖作用和心脏保护作用是通过β-连环蛋白的上调和激活介导的。
图4 N-Cadherin过表达以β-catenin依赖的方式促进脂肪组织来源的间充质基质细胞(ADSC)粘附、迁移、旁分泌功能和心脏保护。
N-Cadherin/β-Catenin细胞分布差异调控N-Cadherin过表达介导的ADSC生物效应。
结 论
本研究首次证实N-cadherin过表达通过β-catenin介导的MMP-10/MMP-13/HGF的表达和产生增强间充质基质细胞对缺血性心力衰竭的保护作用，促进ADSC/心肌细胞粘附和ADSC保留。
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N-cadherin过表达增加了心肌内注射后脂肪组织源性间充质基质细胞(ADSC)的迁移、粘附和旁分泌特性及其心脏保护作用。
研究发现了β-catenin表达及其细胞内转运在N-cadherin信号转导中的重要作用。N-cadherin对ADSC的粘附作用是通过增加N-cadherin/β-catenin表达和相互作用介导的。窖蛋白（Caveolin）介导的β-catenin核易位在N-cadherin过表达诱导的基因表达和随后的功能调控中起关键作用。
MP-10、MMP-13和HGF是N-cadherin/β-catenin的下游分子，在N-cadherin对ADSC迁移和旁分泌功能(包括血管生成和心肌细胞增殖)的影响中发挥着重要作用。
本研究的RNA测序和数据分析工作由上海派森诺生物科技股份有限公司完成。
原文索引：
Wenjun Yan, Chen Lin, Yongzhen Guo, et al. N-Cadherin Overexpression Mobilizes the
Protective Effects of Mesenchymal Stromal Cells Against Ischemic Heart Injury Through a
β-Catenin–Dependent Manner.Circulation Research. 2020;126: 857-874. DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.119.315806:
文章链接：
https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.119.315806?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori:rid:crossref.org&rfr_dat=cr_pub%20%200pubmed
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