干細胞是一類具有自我復制和多向分化潛能的細胞,。目前,嘗試用于治療心肌梗死的干細胞大致可分為兩大類——胚胎干細胞和成體干細胞,。胚胎干細胞主要包括胚胎心肌細胞和胚胎干細胞。成體干細胞主要包括骨骼肌干細胞,、骨髓干細胞和外周血干細胞,。
(一)胚胎干細胞
1. 胚胎心肌細胞
Soonpaa等1994年首先證實了小鼠胚胎心肌細胞移植的可行性。1996年,Li等在大鼠心肌冷凍壞死模型上移植大鼠胚胎心肌細胞,術(shù)后4周,移植的胚胎心肌細胞出現(xiàn)了分化現(xiàn)象,。但是,胚胎心肌細胞對缺血非常敏感,在體外不易培養(yǎng)和增殖,。此外還有胚胎心肌細胞不易獲得和倫理學上存在爭議等問題。這些都限制了胚胎心肌細胞的應用,。
2. 胚胎干細胞
在各種類型的干細胞中,最多才多藝的當屬胚胎干細胞了,。最早的胚胎干細胞是Martin等1981年從小鼠胚胎中分離出來的。Thomson等1998年首先成功建立起人胚胎干細胞系,引起科學界的強烈反響,被Science雜志評為當年十大科學進展之首,。到目前為止,科學家已從嚙齒類,、兔、豬和靈長類動物體內(nèi)分離得到胚胎干細胞系,。胚胎干細胞可在體外生長,并能在原始未分化狀態(tài)下無限增殖,且仍能保持其多能性和正常核型,。這些特性使人胚胎干細胞具有廣闊的研究和應用前景,但是人胚胎干細胞應用于臨床還存在很多技術(shù)上的難題。
(二)成體干細胞
與胚胎干細胞相比,成體干細胞容易從自體采集,避免了胚胎干細胞移植所面臨的倫理學糾紛,而且自體移植不存在免疫排斥反應,適合臨床應用,因而成體干細胞成為近幾年干細胞移植領域的主要研究對象,。
1. 骨骼肌干細胞
骨骼肌干細胞,即骨骼肌成肌細胞,或稱骨骼肌衛(wèi)星細胞,動物模型實驗均證實成肌細胞移植能實現(xiàn)梗死或缺血心肌的再生,。
Koh等1993年首先發(fā)現(xiàn)成肌細胞能向心肌細胞轉(zhuǎn)化,。2001年,Jain等發(fā)現(xiàn)成肌細胞移植能改善心肌梗死動物的左室功能。2001年,Menasché等首先將成肌細胞移植應用于臨床,。2003年,Menasché等又對10例心肌梗死伴嚴重心衰病人,在冠脈搭橋術(shù)同時進行成肌細胞移植,。術(shù)后隨訪10個半月,病人的臨床心功能提高,心肌收縮功能改善,但4例發(fā)生了室性心動過速。但是,2005年Dib等納入18例病人的臨床試驗顯示,成肌細胞移植治療缺血性心肌病病人,并未導致嚴重心律失常發(fā)生,。因此,這類細胞移植還需在更多病人身上進行更長期的隨訪對照研究,這樣才能徹底評估其安全性。
2. 骨髓干細胞
臨床常用的骨髓干細胞有骨髓單個核細胞群(BM-MNC),、AC133陽性細胞群,、間充質(zhì)干細胞(MSC)和內(nèi)皮祖細胞(EPC)等。
(1)骨髓單個核細胞群
BM-MNC集成了所有骨髓干細胞成份,含有諸如MSC,、造血干細胞和EPC之類的干細胞,。由于BM-MNC移植具有容易采集、操作簡單和不存在免疫排斥反應等優(yōu)勢,因此比較適合臨床應用,。
2001年,日本Hamano等和德國Strauer等率先將BM-MNC移植應用于臨床,。2002年,Strauer等報告了納入20例心肌梗死病人的I期臨床研究結(jié)果,第一次比較完整地證實經(jīng)冠脈內(nèi)移植自體BM-MNC的治療方式是安全可行的。2004年,Wollert等報告了納入60例病人的隨機非雙盲對照臨床研究結(jié)果,我們也報道了納入20例病人的隨機雙盲對照研究,均表明BM-MNC移植能明顯增加缺血心肌的血管新生,改善病人心臟功能,未見致心律失常等潛在危險,。
(2)內(nèi)皮祖細胞
動物實驗表明,骨髓或外周血來源的EPC有助于梗死心肌的再生和增強缺血心肌的血管新生,。Assmus等2002年、2003年和2004年分別報告了用經(jīng)冠脈內(nèi)移植骨髓或外周血來源的EPC治療20例,、28例和59例急性心肌梗死病人隨訪4個月和1年的臨床研究,即TOPCARE-AMI研究,。結(jié)果表明,兩種來源的EPC療效相似,左室射血分數(shù)(LVEF)的改善隨觀察時間延長而增加,未觀察到炎癥反應和心律失常。
(3)AC133陽性細胞
人類AC133細胞主要為CD34+細胞群,具有內(nèi)皮干細胞和祖細胞表型和功能特征,主要在血管新生方面起作用,。
2003年,Stamm等利用磁珠分選的方法得到骨髓AC133陽性細胞,對9例心肌梗死病人在冠脈搭橋術(shù)同時將這種亞群細胞移植到梗死周邊區(qū)域,結(jié)果表明這類細胞移植能改善病人生活質(zhì)量和梗死心肌血流灌注,但并不明顯改善局部收縮性能,。
(4)骨髓間充質(zhì)細胞
到目前為此,似乎只有MSC能分化為心肌細胞。1867年,Cohnheim首先提出骨髓中存在非造血組織的干細胞,。但直到1974年Friedenstein才首次通過實驗證實從骨髓中分離的貼壁細胞可分化為骨和軟骨細胞,。1985年,Piersma等證實這種貼壁細胞可分化為成骨細胞、軟骨細胞,、脂肪細胞和成肌細胞,并將之稱為MSC,。我國學者陳紹良等于2004年和2005年先后報道了納入69例病人的隨機對照臨床試驗,隨訪6個月發(fā)現(xiàn),MSC移植明顯改善了左室功能(LVEF增加18%),未見與移植MSC相關(guān)的不良反應。Dai等的動物實驗發(fā)現(xiàn),MSC移植后雖然可在大鼠的梗死心肌內(nèi)存活6個月之久,并表達肌肉和內(nèi)皮細胞特征性蛋白,但其對整體心臟功能的改善是短暫的,在術(shù)后4周時明顯,到術(shù)后6個月時消失,。因此,MSC的長期療效如何仍有待于大樣本,、隨機雙盲對照研究結(jié)果而定。
3. 某些細胞因子
除用骨髓干細胞作為移植對象外,科學家們又開始嘗試用某些能促進干細胞分化的細胞因子來刺激自身骨髓干細胞分化,。骨髓干細胞分化為心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞,由兩個關(guān)鍵因素決定——損傷的組織環(huán)境和足夠數(shù)量的多能干細胞,。基于這一點,Orlic等嘗試了在小鼠冠脈結(jié)扎后靜脈注射干細胞因子(SCF)和粒細胞集落刺激因子(G-CSF),結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠骨髓中的干細胞能歸巢到梗死區(qū)域,并發(fā)生了復制和分化,。與移植骨髓干細胞相比,注射SCF具有無創(chuàng)傷,、死亡率低的優(yōu)點,。2004年, Kang 等應用G-CSF動員后,移植動員后的外周血單個核細胞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)可明顯改善梗死心臟功能(6.4%),且并不引起炎癥反應和加重心肌缺血,但因發(fā)現(xiàn)加重支架內(nèi)再狹窄和引起造血系統(tǒng)過度增殖等不良反應而提前終止了試驗。但是,隨后Kuethe等和Valgimigli等的臨床試驗結(jié)果表明,應用相同劑量或小劑量(5 μg/kg/d,皮下注射,連續(xù)4天)G-CSF動員治療心肌梗死病人,并不引起加重支架內(nèi)再狹窄和引起造血系統(tǒng)過度增殖等不良反應,而其治療作用卻與Kang 等的試驗結(jié)果相同,。由此可見,G-CSF動員可能不失為心肌梗死的一種可供選擇的治療措施,。
4. 外周血干細胞
外周血干細胞通常指造血干細胞。與骨髓干細胞移植相比,外周血造血干細胞移植具有采集方便等優(yōu)點,。目前研究者們嘗試用SCF或G-CSF等細胞因子動員自身骨髓干細胞向外周血釋放,然后收集并移植外周血單個核細胞到動物梗死心肌中,觀察結(jié)果顯示其改善心功能程度并不如移植BM-MNC那樣令人滿意,而且所移植的血細胞并不能合成新生毛細血管,。
干細胞大事記（見附件1）
附件1下載: 20051005132136.doc
