2020年7月14日，《幹細胞報告》在線發表了空軍軍醫大學組織工程中心金巖教授團隊的最新研究成果，研究人員闡明了骨發育及再生修復中間充質幹細胞亞群Gli1+細胞在H型血管周圍具有特異性空間分布的現象，發現Gli1+細胞對H型血管具有關鍵維持作用，為了解組織再生過程中的間充質幹細胞對成血管調控功能奠定了實驗基礎，同時也為實施成血管調控提供了新的幹預策略。
骨髓間充質幹細胞對骨折癒合、骨內穩態維持有重要作用。分布於血管周圍的壁龕是間充質幹細胞能夠廣泛分布於機體組織器官的基礎；因此，Gli1+細胞作為血管周圍的間充質幹細胞亞群在幹細胞研究領域擁有重要地位，其在多個器官中被證明發揮重要的病理生理功能。
雖然目前研究已經揭示Gli1+細胞與血管具有密切的空間毗鄰關係，但其與血管之間存在怎樣的功能聯繫尚不清楚。
在骨發育與改建的過程中成骨與成血管高度關聯。H型血管是一種與成骨高度偶聯的特異血管亞型，其高表達CD31和Endomucin信號。
該血管亞型的發現證明了參與骨形成的血管擁有特殊的表型，從而使其被廣泛應用於成骨的評價指標並作為調控血管的靶點，成為近幾年骨再生研究領域的前沿。
但是，對於H型血管與成骨高度關聯的原因及潛在機理目前仍然缺乏認識。
在這項研究中，研究人員首次發現Gli1+細胞在H型血管周圍具有特異性空間分布。
利用Gli1+細胞標記小鼠，可以清晰地觀察到Gli1+細胞在骨內表達典型的間充質幹細胞信號及成骨分化信號，並且 Gli1+細胞集中分布於H型血管周圍。
在骨發育過程中，不同時間點二者的空間分布依然緊密且表達量呈現同步變化的趨勢。
在骨缺損修復中，H型血管與Gli1+細胞的表達出現明顯激增，但Gli1+細胞依然特異性分布於H型血管附近。
Gli1+細胞分布於H型血管周圍
實驗中研究人員使用模式動物敲除小鼠體內Gli1+細胞，發現在骨發育及缺損再生過程中H型血管都呈現明顯下調趨勢。
初次證明了間充質幹細胞對特殊血管亞型具有重要維持作用。
Gli1+細胞缺失引起H型血管下調
進一步研究發現，Gli1+細胞可維持骨內HIF-1α的表達。Gli1+細胞的缺失會導致骨發育及再生中HIF-1α信號的明顯下調。
通過體外實驗證實，Gli1+細胞是骨髓間充質幹細胞中促進內皮細胞管腔形成的重要亞群。
利用HIF-1α激動劑和抑制劑可調控骨髓間充質幹細胞促內皮細胞成管腔的能力。
Gli1+細胞缺失引起HIF-1α下調
值得一提的是，鑑於Gli1+細胞在多器官組織中存在，該研究同時提出了，在皮膚缺損修復過程中Gli1+細胞具有維持H型血管增生及促進組織癒合的功能。這說明Gli1+細胞與H型血管的功能協調可能在多組織器官中存在。
本研究初次揭示了組織再生中間充質幹細胞與血管相互協調的全新機制，提出Gli1+細胞作為間充質幹細胞亞群可促進H型血管的形成從而支持骨發育及再生，同時提示血管周圍幹細胞擁有潛在的成血管調節能力，並為以幹細胞為基礎、成血管為導向的治療方案提供了全新理論依據。
Gli1+細胞調控H型血管示意圖
空軍軍醫大學組織工程中心金巖教授和胡成虎副研究員、口腔種植科李德華教授為該論文的共同通訊作者，博士生陳驥、碩士李萌和博士生劉安琪為該論文共同第一作者。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2020.06.007
來源：小柯生命