间充质干细胞(MSCs)在组织修复和再生中发挥着至关重要的作用。然而,MSCs的衰老随着年龄增加而增加,这一过程不但会损害MSCs在体组织修复的能力而且会降低MSCs用于组织再生和细胞移植的效果。异体移植似乎能解决这一问题,但是移植的异体MSCs一旦发生分化将出现从免疫豁免状态向免疫原性转化的风险；更进一步讲,截至今日没有人知道异体干细胞移植的长期安全性和有效性。从这个意义上来讲,年轻来源的MSCs并非治疗老年患者的最佳候选细胞,所以我们应当对年轻MSCs治疗年老个体的疾病持谨慎的态度。因此,寻找改善老年MSCs衰老表型和功能的策略是很有必要的。然而,如何改善MSCs年龄相关的生物学特性至今仍是个问题。我们注意到,NAD+依赖的蛋白去乙酰化酶SIRT1通过去乙酰化调节多种组蛋白和非组蛋白,不仅可以改善细胞衰老和衰老相关的疾病,而且对细胞代谢、细胞存活、细胞血管新生以及细胞分化等也大有裨益。目前SIRT1对于MSCs年龄相关衰老以及功能的作用未见报道。本研究着重探讨SIRT1对MSCs年龄相关衰老以及功能优化中的作用并探讨相关机制,进而研究这些性能的改善是否可以带来治疗心肌梗死(MI)的获益,以期找到一种改善老年MSCs衰老和功能的新靶点。第一部分SIRT1在间充质干细胞年龄相关衰老中的作用及其相关机制研究研究目的：本实验拟研究SIRT1对间充质干细胞(MSCs)年龄相关衰老的作用及其相关机制。研究方法：(1)比较年轻和年老来源的MSCs在衰老、增殖以及SIRT1表达和活性等方面的差异。我们通过半乳糖苷酶染色来评价细胞衰老；通过CCK-8试剂盒评价细胞增殖；通过荧光定量PCR和western blot检测SIRT1表达；借助SIRT1活性检测试剂盒来评价SIRT1活性。(2)用慢病毒感染的方式构建年轻MSCs SIRT1低表达模型和年老MSCsSIRT1高表达模型；借助这两个模型评价SIRT1与MSCs衰老和增殖之间的因果关联；(3)在年轻MSCs SIRT1低表达模型和年老MSCs SIRT1高表达模型中用western blot方法评价衰老相关蛋白P16和P21的表达差异。(4)在年轻MSCs SIRT1低表达模型和年老MSCs SIRT1高表达模型中用γ-H2AX免疫荧光染色方法评价SIRT1对DNA损伤的影响,然后通过γ-H2AX与TRF2的共染情况来分析DNA损伤是否发生在端粒部位。(5)在年轻MSCs SIRT1低表达模型和年老MSCs SIRT1高表达模型中用荧光定量PCR或者端粒酶活性检测试剂盒评价端粒酶逆转录酶(TERT)表达、端粒酶活性以及端粒长度的差异。(6)在年轻MSCs SIRT1低表达模型和年老MSCs SIRT1高表达模型中用荧光定量PCR或者western blot方法研究端粒保护蛋白复合体(shelterin)的表达差异,以明确SIRT1对shelterin的调控作用。研究结果：(1)较之年轻来源的MSCs,年老来源MSCs的衰老显著增加而增殖明显减低,与此同时SIRT1表达和活性均明显减低。(2)下调年轻来源MSCs的SIRT1表达可诱导细胞衰老而抑制细胞增殖；上调老年来源MSCs的SIRT1表达可逆转细胞衰老表型并促进细胞增殖。(3)下调年轻来源MSCs的SIRT1表达可增加P16和P21的表达；上调老年来源MSCs的SIRT1表达可减少P16和P21的表达；(4)下调年轻来源MSCs的SIRTl表达可增加端粒部位的DNA损伤；上调老年来源MSCs的SIRT1表达可减少端粒部位的DNA损伤；(5)下调年轻来源MSCs的SIRT1表达可明显地减少TERT的表达进而下调端粒酶的活性；上调老年来源MSCs的SIRT1表达可显著地增加TERT的表达进而上调端粒酶的活性。年轻或者年老的MSCs在慢病毒感染的早期(8代以内)端粒长度未受到SIRT1明显影响。(6)下调年轻来源MSCs的SIRT1表达可明显地减少shelterin关键组分三肽基肽酶1(TPP1)的表达；上调老年来源MSCs的SIRT1表达可显著地增加TPP1的表达。研究结论：SIRT1通过诱导TPP1表达,增加端粒酶活性和减少DNA损伤从而减轻年龄相关的MSCs衰老。第二部分SIRT1通过减轻细胞衰老、提高促血管新生潜能和应激反应能力进而增强老年来源间充质干细胞治疗心肌梗死的疗效研究目的：在本研究中,我们拟评价过表达SIRT1是否可以改善老年间充质干细胞(MSCs)衰老表型和功能进而提高老年MSCs治疗心肌梗死(MI)的效果。研究方法和结果：60只左前降支冠脉被结扎的雌性SD大鼠随机接受心肌内注射DMEM(DMEM组),空载质粒修饰的老年雄性MSCs(vector-aged MSCs)和SIRT1过表达的老年雄性MSCs (SIRT1-aged MSCs组)治疗。那些接受开胸手术而不结扎冠脉也不进行其他干预的20只雌性SD大鼠被作为对照(sham组)。细胞移植后1天和3天,我们通过检测Y染色体特异性的sry基因表达来评价细胞在缺血情况下的存活和定植。我们发现,SIRT1-aged-MSCs组的sry基因表达在细胞移植后1天和3天时分别是vector-aged MSCs组的五倍和两倍。细胞移植28天以后,我们通过经胸心脏超声检查和血流动力学检查评价心脏功能；通过Masson染色评价心脏间质纤维化；通过心肌梗死周边区CD31和a-SMA免疫荧光染色来评价血管新生情况。我们的结果表明,vector-aged MSCs治疗组的心脏超声参数和血流动力学参数与DMEM组相比较无明显差异,而SIRT1-aged MSCs治疗组的心脏超声参数(LVEDD、LVESD、LVEF和LVFS)和血流动力学参数(LVSP、LVEDP、dP/dt max和dP/dt m in)较之DMEM组明显改善。与此结果相对应,虽然vector-aged MSCs组和SIRT1-aged MSCs组的间质纤维化较之DMEM组都有减少,但是只有SIRT1-aged MSCs治疗组的减少达到了明显的统计学差异。SIRT1-aged MSCs台疗组心肌梗死周边区的血管密度无论较之DMEM组还是vector-aged MSCs组都显著增加,但是vector-aged MSCs组与DMEM组之间无明显差异。此外,我们还在体外评价了SIRT1过表达对于老年MSCs衰老(见“第一部分”)、促血管生成能力和应激反应的影响。我们通过分析来自SIRT1过表达组和对照组的上清液对脐静脉内皮细胞(HUVEC)在Matrigel上的血管生成能力评价MSCs的促血管新生能力；在H2O2诱导的MSCs损伤模型上评价SIRT1对于MSCs应激反应的影响。与对照组相比,过表达SIRT1的老年MSCs细胞衰老减轻(见“第一部分”),促血管生成能力增强,而且抗应激能力也明显增强。促血管生成能力增强与促血管生成素-1(Angl)和碱性成纤维生长因子(bFGF)增加和血管内皮抑制因子-1(TBS1)减低有关；抗应激能力的增强可能与Bcl-2/Bax比值在蛋白水平增加有关。研究结论：在老年MSCs中上调SIRT1水平可减轻细胞衰老并提高其促血管新生能力和应激反应能力,进而提高老年MSCs治疗MI的疗效。