心肌祖細胞、內(nèi)皮祖細胞對于梗死心肌的修復作用

1、<p>　　心肌祖細胞、內(nèi)皮祖細胞對于梗死心肌的修復作用</p><p>　　【關鍵詞】 心肌祖細胞;,內(nèi)皮祖細胞;,心肌梗死;,細胞心肌成形術 </p><p>　　摘要 :細胞心肌成形術通過細胞移植為心肌梗死區(qū)域提供有功能的心肌細胞并恢復血供，已經(jīng)成為治療心肌梗死的希望。但是對于移植細胞的選擇仍然眾說紛紜。聯(lián)合移植分化方向明確的祖細胞代替混雜干細胞群，以減少移植后不良反應逐

2、漸成為今后研究的方向。其中心肌祖細胞、內(nèi)皮祖細胞潛力巨大，已經(jīng)成為該領域的研究熱點。 </p><p>　　關鍵詞 :心肌祖細胞;　內(nèi)皮祖細胞;　心肌梗死;　細胞心肌成形術 </p><p>　　心肌缺血梗死后，心肌細胞壞死、凋亡造成數(shù)目減少，心室重構促使心力衰竭發(fā)生。在心肌梗死的治療中，增加有功能的心肌細胞和重建梗死區(qū)心肌血供至關重要。盡管藥物、介入治療和外科手術治療已取得了長足的進展，

3、可以部分地恢復心肌梗死區(qū)的血供，心肌梗死的死亡率仍未得到滿意的控制，仍然無法再生心肌細胞。近年來，細胞心肌成形術（cellular cardiomyoplasty）治療心肌梗死已經(jīng)成為理論及臨床研究的熱點。各種臨床前動物實驗表明，干.祖細胞移植到梗死心肌處能使梗死區(qū)灌注加強和心肌細胞再生，改善心臟功能，目前已應用于臨床的主要有單個核細胞群（mononuclear cells，MNCs）和間充質(zhì)干細胞群（mesenchymal stem

4、cells，MSCs）。但是移植成分復雜，隨著臨床應用例數(shù)的增多，不良反應的報告也日趨增多，尤其是心律失常等問題。因此，細胞移植成分也逐漸向純度高、組成均一的組織定向干細胞群（tissue-committed stem cell，TCSC）過渡，而存在于體內(nèi)的心肌祖細胞（cardiac progenitor cell，CPC）、內(nèi)皮祖細胞（endothelial</p><p>　　1 CPC及EPC </

5、p><p>　　1.1 CPC CPC是一類能夠定向分化為成熟且有功能的心肌細胞的前體細胞。 </p><p>　　1.1.1 CPC的來源 目前認為，CPC主要來源于心臟本身和骨髓兩個部位。來源于心臟的CPC早在上世紀90年代即有報道，且不斷發(fā)現(xiàn)新的細胞表型。Hidemasa等［1］ 報道在小鼠心肌層中存在一類 CPC，在5-azacytidine的誘導下可以向心肌細胞分化。Beltram

6、i等［2］ 成功地從成年大鼠心臟中分離出一類具有心臟干細胞性質(zhì)的特殊細胞，能進一步分化為心肌細胞，并形成可以供血的小血管。2005年Laugwitz等［3］ 發(fā)現(xiàn)，CPC中有一種新的細胞型，雖然臨近出生時這些細胞數(shù)減少，但仍可在出生后的嚙齒類動物心臟中檢出。此表型CPC可進行人工培養(yǎng)，若環(huán)境適宜，可分化為成熟的心肌細胞。而來源于骨髓的CPC則在2004年由Kucia等［4］ 首次報道，這些CPC可在心肌梗死時動員入血，并能在梗死區(qū)域分化

7、為成熟且具有功能的心肌細胞（表達β-肌球蛋白重鏈β-MHC;心肌特異性肌鈣蛋白I，c-tro-ponin-I）。而在此之前，Deb等［5］ 在2003年曾經(jīng)對異性骨髓移植患者心臟進行尸檢并分析其Y染色體陽性的心肌細胞，提出了心肌細胞是由來源于骨髓的祖細胞分化形成的觀點。雖然目前在骨</p><p>　　1.1.2 CPC分子的表面標志 Kucia等4］ 發(fā)現(xiàn)，來源于骨髓的CPC主要表達早期心肌細胞譜系標志物Nkx

8、2-5.Csx、GATA-4和MEF2C。研究表明，小鼠的CPC主要表達CXCR4 + .Sca-1+ .lin - .CD45- ，在人體內(nèi)CPC則主要表達CXCR4+ .CD34 + .AC133 + .CD45 - ，而心臟來源的CPC則主要為Sca-1 + .Nkx2-5 - .lin-［1-2］ 。 </p><p>　　1.2 EPC EPC是一類能循環(huán)、增殖并分化為血管內(nèi)皮細胞，但尚未表達成

9、熟血管內(nèi)皮細胞表型，也未形成血管的前體細胞。以往認為，EPC僅見于胚胎時期，但近年來越來越多的證據(jù)表明，在成年個體中也存在少量的EPC。 </p><p>　　1.2.1 EPC的來源 1997年，Asahara等首次報道，利用免疫磁珠細胞分選的方法從成人外周血MNCs中分離出一種單個核細胞，體外培養(yǎng)呈梭形，可形成管腔樣結構，且能夠表達內(nèi)皮細胞表型。此后，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)骨髓和臍帶血中均存在EPC。Shi等［6］ 研究

10、發(fā)現(xiàn)，在移植了同種異基因骨髓的狗主動脈內(nèi)，植入可阻止血管直接長入的管狀物，12周后利用高敏微衛(wèi)星PCR，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面出現(xiàn)的EPC完全來源于供者骨髓。Quirici等［7］ 也認為，較原始的EPC主要存在于骨髓中，但是外周血中也有EPC的存在。Kalka等［8］ 認為，健康成人外周血每1×10 6 個MNCs中含有0.05%，即5×10 2 個EPC。 </p><p>　　1.2.2 EPC分

11、子的表面標志 Asahara篩選的時候認為EPC是CD34+ ，目前認為，EPC不表達內(nèi)皮細胞的標志，主要鑒別的標志為CD133 + .CD34 + .VEG-FR-2+ （在人類稱之為KDR，在小鼠稱為flk-1）。Murasawa等［9］ 通過成人外周血EPC與大鼠心肌細胞共同培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，人EPC能分化為功能活躍的心肌細胞，且并沒有發(fā)生細胞融合。這是一個值得注意的問題，也許因為EPC和CPC的表面標志有部分重合，通過CD133 +

12、 .CD34 + 鑒定的EPC群中含有CD133 + .CD34+ .Nkx2-5 + CPC，仍有待進一步的研究。 </p><p>　　2 CPC、EPC與心肌修復 </p><p>　　在心肌梗死的修復及再生的病理生理過程中，不僅需要在梗死區(qū)再生有功能的心肌細胞，還需要重建梗死區(qū)及周圍邊緣的血供，新生血管的形成也有利于心肌細胞的再生。而機體本身存在著這樣一個自我保護的機制，可通過心肌

13、梗死后發(fā)出特定的信號，例如炎性因子（inflammatory cytokines，IC）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等，動員骨髓及外周血的CPC、EPC，使其增多并產(chǎn)生一定的修復作用。Woja-kowski等［10］ 檢查了56名急性心肌梗死后12h內(nèi)ST段抬高患者的外周血，發(fā)現(xiàn)MNCs中表達CPC特異性標志（Nkx2-5.Csx、GATA-4、MEF2C）和EPC特異性標志（CD133、CD34、VE-cadherin、vWF）的細

14、胞顯著增多。Urbanek等［11］ 則認為，在人的心臟有一群心臟干細胞（cardiac stem cell，CSC），它們在心肌梗死 后被活化并向梗死區(qū)遷移。上述現(xiàn)象表明，機體確 實存在著應激的自我保護機制，且與CPC、EPC有關。然而，機體的自我保護機制作用是微弱的，有研究顯示，心肌梗死時，由于心臟局部沒有足夠的干.祖細胞為其再生所需，或是誘導動員進入循</p><p>　　研究表明，CPC、EPC的修復作用

15、是確實有效的。Orlic等［12］ 將轉基因鼠的Lin- .c-kit+ 細胞注射到心肌梗死小鼠梗死邊緣正常心肌中，9天后有再生的心肌組織。Linke等［13］ 報道在狗的心肌梗死模型中，心臟本身的CSC可以被肝細胞生長因子（hep-atocyte growth factor，HGF）活化，并促進梗死心肌的顯著修復。因骨髓來源的表達Nkx2-5.Csx、GATA-4、MEF2C的CPC在2004年由Kucia首次發(fā)現(xiàn)，因此目前關于此類骨

16、髓來源的組成均一的細胞在體修復作用報道還較少，骨髓干細胞群的修復作用報道較多。同時EPC的研究也較多。Kawamoto等14］ 將成人外周血分離出的EPC標記后靜脈注射給心肌梗死3h的無胸腺大鼠，發(fā)現(xiàn)EPC在缺血區(qū)積聚并整合到局部血管中，心功能改善，缺血區(qū)血管密度增加，左心室瘢痕較對照組小，可查到人特異性內(nèi)皮細胞的標志。最有說服力的來自于臨床實驗，Assmus等［15］ 通過對20名急性心肌梗死（AMI）患者隨機分組接受外周血EPC移植

17、在梗死血管處，4個月后，移植EPC組的左心室射血分數(shù)（LVEF）提高，梗死心肌的存活率</p><p>　　3 CPC、EPC的動員劑及其動員機制 </p><p>　　目前，對于MSCs移植治療心肌梗死的方式主要包括:①開胸后心肌梗死部位局部注射植入;②經(jīng)冠狀動脈植入;③通過介入方法心內(nèi)膜下植入;④經(jīng)外周靜脈途徑植入。上述移植技術各有優(yōu)點，但尚存在不足。迄今為止，雖有移植EPC的應用報道

18、，但尚未見CPC的應用報道。 </p><p>　　近年來，研究焦點逐漸集中到了動員劑的使用，應用動員劑將MSCs從骨髓中動員到外周血中，從而使外周血干.祖細胞達到治療所需的數(shù)量，利用其自動歸巢（homing）到梗死區(qū)并在心肌微環(huán)境下分化的特性，參與壞死心肌的修復。該方法不開胸，創(chuàng)傷小，療效較為顯著。但是迄今為止，干.祖細胞動員、歸巢及分化的具體機制還不太清楚。 </p><p>　　3.

19、1 動員劑的種類 近年來，基礎及臨床領域?qū)τ诟?祖細胞動員劑的選擇眾說紛紜。目前，主要應用于體內(nèi)的為細胞因子和藥物動員劑，而傳統(tǒng)的動員劑為粒細胞集落刺激因子和干細胞因子。早在1998年，Orlic等使用粒細胞集落刺激因子和干細胞因子動員2月齡小鼠，5天后結扎小鼠冠狀動脈，術后繼續(xù)用3天，發(fā)現(xiàn)小鼠外周血EPC增加，心肌梗死區(qū)可見新生的心肌細胞帶。近年來的研究表明，他汀類藥物，促紅細胞生成素、VEGF等亦具有動員作用，它們均可以顯著促進冠

20、心病患者外周血EPC的數(shù)量，增強血管新生［16～18］ 。此外，還有中藥類動員劑的報道，王興祥等［19］ 在體外培養(yǎng)EPC并加入不同濃度銀杏葉提取物，發(fā)現(xiàn)在細胞水平，銀杏葉提取物能顯著增加外周血EPC的數(shù)量并改善其功能，張芙榮等［20］ 發(fā)現(xiàn)，葛根素亦有同樣的作用。顯然，如果在體水平中藥類動員劑也有同樣的效果，無疑將會成為傳統(tǒng)中醫(yī)藥研究及發(fā)展的又一亮點。 </p><p>　　3.2 從外周血向心肌梗死區(qū)歸巢的機

21、制 干.祖細胞由外周血向心肌梗死區(qū)歸巢的機制較為復雜，目前提出的通路機制包括了眾多的細胞因子，但是很多還只是停留在現(xiàn)象的研究上。具體機制的研究主要集中在CXCR-4.SDF-1和HGF.c-met。Kucia等［4］ 在Costar Transwell24-well細胞培養(yǎng)裝置的下層分別填充富含HGF、SDF-1的條件培養(yǎng)基，在其上層放入CXCR4 + CD34 + AC133 + CD45- 的BM-MNC，RT-PCR分析結果表明

22、，高度表達Nkx2-5.Csx、GATA-4和MEF2C的細胞群向含HGF、SDF-1的上層培養(yǎng)基趨化，而當分別采用HGF、SDF-1的阻斷劑K252a和T140后，該現(xiàn)象消失;該學者還發(fā)現(xiàn)，如果將HGF、SDF-1的條件培養(yǎng)基換成AMI后48h的心肌勻漿液，能發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。Abbott等［21］ 通過腺病毒載體將SDF-1基因轉染到心肌梗死小鼠的梗死區(qū)和邊緣區(qū)以及正常小鼠，同時運用CXCR4的特異性阻斷劑AMD3100，發(fā)現(xiàn)SDF-

23、1.CX-CR4是心肌梗死后BM-MNC向心肌梗死區(qū)歸巢的主要作用機制，但在無心肌梗</p><p><b>　　4 展 望 </b></p><p>　　目前，已有較多利用自體干.祖細胞移植治療心肌梗死的臨床報道。但是，由于其移植細胞成分較為復雜，缺乏特異性靶向性，因此，在發(fā)揮確切療效的同時其不良反應亦有發(fā)生，客觀評估其治療的安全性還需對患者進行更長期的隨訪研究。理

24、論上認為，聯(lián)合移植CPC、EPC既可增加心肌供血，又可替代梗死心肌;由于移植細胞成分單一，不良反應較少，與目前混合MSCs的移植相比，CPC、EPC聯(lián)合移植不僅保留了其優(yōu)點，而且可有效地減少其不良反應。但是，從應用角度來看，為實現(xiàn)CPC、EPC聯(lián)合移植的目標，仍需對以下問題開展深入的研究，如:①CPC、EPC的分離、鑒定的問題;②CPC向心肌細胞方向分化的效率問題;③在闡明移植細胞動員、歸巢機制的同時，確定有效的動員劑、趨化劑;④體內(nèi)動

25、員和體外分離培養(yǎng)后心臟局部給藥，哪種更為有效。有理由相信，隨著以上問題的解決，CPC，EPC治療心肌梗死將逐步進入臨床階段，為心肌梗死的治療開辟新途徑。 </p><p><b>　　參考文獻 : </b></p><p>　　［1］ Hidemasa Oh，Steven B，Bradfute，et al.Cardiac progenitor cellsfrom ad

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