干細(xì)胞是一類(lèi)具有自我復(fù)制和多向分化潛能的細(xì)胞。目前,嘗試用于治療心肌梗死的干細(xì)胞大致可分為兩大類(lèi)——胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞,。胚胎干細(xì)胞主要包括胚胎心肌細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞。成體干細(xì)胞主要包括骨骼肌干細(xì)胞,、骨髓干細(xì)胞和外周血干細(xì)胞,。
(一)胚胎干細(xì)胞
1. 胚胎心肌細(xì)胞
Soonpaa等1994年首先證實(shí)了小鼠胚胎心肌細(xì)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(xì)胞,術(shù)后4周,移植的胚胎心肌細(xì)胞出現(xiàn)了分化現(xiàn)象,。但是,胚胎心肌細(xì)胞對(duì)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(xì)胞不易獲得和倫理學(xué)上存在爭(zhēng)議等問(wèn)題。這些都限制了胚胎心肌細(xì)胞的應(yīng)用,。
2. 胚胎干細(xì)胞
在各種類(lèi)型的干細(xì)胞中,最多才多藝的當(dāng)屬胚胎干細(xì)胞了,。最早的胚胎干細(xì)胞是Martin等1981年從小鼠胚胎中分離出來(lái)的。Thomson等1998年首先成功建立起人胚胎干細(xì)胞系,引起科學(xué)界的強(qiáng)烈反響,被Science雜志評(píng)為當(dāng)年十大科學(xué)進(jìn)展之首,。到目前為止,科學(xué)家已從嚙齒類(lèi),、兔,、豬和靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)分離得到胚胎干細(xì)胞系,。胚胎干細(xì)胞可在體外生長(zhǎng),并能在原始未分化狀態(tài)下無(wú)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(xì)胞具有廣闊的研究和應(yīng)用前景,但是人胚胎干細(xì)胞應(yīng)用于臨床還存在很多技術(shù)上的難題,。
(二)成體干細(xì)胞
與胚胎干細(xì)胞相比,成體干細(xì)胞容易從自體采集,避免了胚胎干細(xì)胞移植所面臨的倫理學(xué)糾紛,而且自體移植不存在免疫排斥反應(yīng),適合臨床應(yīng)用,因而成體干細(xì)胞成為近幾年干細(xì)胞移植領(lǐng)域的主要研究對(duì)象,。
1. 骨骼肌干細(xì)胞
骨骼肌干細(xì)胞,即骨骼肌成肌細(xì)胞,或稱(chēng)骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞,動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)均證實(shí)成肌細(xì)胞移植能實(shí)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(xì)胞能向心肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化,。2001年,Jain等發(fā)現(xiàn)成肌細(xì)胞移植能改善心肌梗死動(dòng)物的左室功能,。2001年,Menasché等首先將成肌細(xì)胞移植應(yīng)用于臨床。2003年,Menasché等又對(duì)10例心肌梗死伴嚴(yán)重心衰病人,在冠脈搭橋術(shù)同時(shí)進(jìn)行成肌細(xì)胞移植,。術(shù)后隨訪10個(gè)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(dòng)過(guò)速,。但是,2005年Dib等納入18例病人的臨床試驗(yàn)顯示,成肌細(xì)胞移植治療缺血性心肌病病人,并未導(dǎo)致嚴(yán)重心律失常發(fā)生。因此,這類(lèi)細(xì)胞移植還需在更多病人身上進(jìn)行更長(zhǎng)期的隨訪對(duì)照研究,這樣才能徹底評(píng)估其安全性。
2. 骨髓干細(xì)胞
臨床常用的骨髓干細(xì)胞有骨髓單個(gè)核細(xì)胞群(BM-MNC),、AC133陽(yáng)性細(xì)胞群,、間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)和內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPC)等。
(1)骨髓單個(gè)核細(xì)胞群
BM-MNC集成了所有骨髓干細(xì)胞成份,含有諸如MSC,、造血干細(xì)胞和EPC之類(lèi)的干細(xì)胞,。由于BM-MNC移植具有容易采集、操作簡(jiǎn)單和不存在免疫排斥反應(yīng)等優(yōu)勢(shì),因此比較適合臨床應(yīng)用,。
2001年,日本Hamano等和德國(guó)Strauer等率先將BM-MNC移植應(yīng)用于臨床,。2002年,Strauer等報(bào)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(shí)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(bào)告了納入60例病人的隨機(jī)非雙盲對(duì)照臨床研究結(jié)果,我們也報(bào)道了納入20例病人的隨機(jī)雙盲對(duì)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(jiàn)致心律失常等潛在危險(xiǎn),。
(2)內(nèi)皮祖細(xì)胞
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,骨髓或外周血來(lái)源的EPC有助于梗死心肌的再生和增強(qiáng)缺血心肌的血管新生。Assmus等2002年,、2003年和2004年分別報(bào)告了用經(jīng)冠脈內(nèi)移植骨髓或外周血來(lái)源的EPC治療20例,、28例和59例急性心肌梗死病人隨訪4個(gè)月和1年的臨床研究,即TOPCARE-AMI研究,。結(jié)果表明,兩種來(lái)源的EPC療效相似,左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)的改善隨觀察時(shí)間延長(zhǎng)而增加,未觀察到炎癥反應(yīng)和心律失常,。
(3)AC133陽(yáng)性細(xì)胞
人類(lèi)AC133細(xì)胞主要為CD34+細(xì)胞群,具有內(nèi)皮干細(xì)胞和祖細(xì)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(yáng)性細(xì)胞,對(duì)9例心肌梗死病人在冠脈搭橋術(shù)同時(shí)將這種亞群細(xì)胞移植到梗死周邊區(qū)域,結(jié)果表明這類(lèi)細(xì)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(xì)胞
到目前為此,似乎只有MSC能分化為心肌細(xì)胞,。1867年,Cohnheim首先提出骨髓中存在非造血組織的干細(xì)胞。但直到1974年Friedenstein才首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)從骨髓中分離的貼壁細(xì)胞可分化為骨和軟骨細(xì)胞,。1985年,Piersma等證實(shí)這種貼壁細(xì)胞可分化為成骨細(xì)胞,、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成肌細(xì)胞,并將之稱(chēng)為MSC,。我國(guó)學(xué)者陳紹良等于2004年和2005年先后報(bào)道了納入69例病人的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn),隨訪6個(gè)月發(fā)現(xiàn),MSC移植明顯改善了左室功能(LVEF增加18%),未見(jiàn)與移植MSC相關(guān)的不良反應(yīng)。Dai等的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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(gè)月之久,并表達(dá)肌肉和內(nèi)皮細(xì)胞特征性蛋白,但其對(duì)整體心臟功能的改善是短暫的,在術(shù)后4周時(shí)明顯,到術(shù)后6個(gè)月時(shí)消失,。因此,MSC的長(zhǎng)期療效如何仍有待于大樣本,、隨機(jī)雙盲對(duì)照研究結(jié)果而定。
3. 某些細(xì)胞因子
除用骨髓干細(xì)胞作為移植對(duì)象外,科學(xué)家們又開(kāi)始嘗試用某些能促進(jìn)干細(xì)胞分化的細(xì)胞因子來(lái)刺激自身骨髓干細(xì)胞分化,。骨髓干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞,由兩個(gè)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(xì)胞?；谶@一點(diǎn),Orlic等嘗試了在小鼠冠脈結(jié)扎后靜脈注射干細(xì)胞因子(SCF)和粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF),結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠骨髓中的干細(xì)胞能歸巢到梗死區(qū)域,并發(fā)生了復(fù)制和分化。與移植骨髓干細(xì)胞相比,注射SCF具有無(wú)創(chuàng)傷,、死亡率低的優(yōu)點(diǎn),。2004年, Kang 等應(yīng)用G-CSF動(dòng)員后,移植動(dòng)員后的外周血單個(gè)核細(xì)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(yīng)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(guò)度增殖等不良反應(yīng)而提前終止了試驗(yàn)。但是,隨后Kuethe等和Valgimigli等的臨床試驗(yàn)結(jié)果表明,應(yīng)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(dòng)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(guò)度增殖等不良反應(yīng),而其治療作用卻與Kang 等的試驗(yàn)結(jié)果相同。由此可見(jiàn),G-CSF動(dòng)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(xì)胞
外周血干細(xì)胞通常指造血干細(xì)胞,。與骨髓干細(xì)胞移植相比,外周血造血干細(xì)胞移植具有采集方便等優(yōu)點(diǎn)。目前研究者們嘗試用SCF或G-CSF等細(xì)胞因子動(dòng)員自身骨髓干細(xì)胞向外周血釋放,然后收集并移植外周血單個(gè)核細(xì)胞到動(dòng)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(xì)胞并不能合成新生毛細(xì)血管,。
干細(xì)胞大事記（見(jiàn)附件1）
附件1下載: 20051005132136.doc
