干细胞移植治疗心肌梗死
背景:心肌梗死严重威胁人类的健康,现有根治手段非常有限,干细胞生物学和组织工程学的发展为心肌梗死的治疗带来了曙光。
干细胞移植:目前,急性心肌梗死的各种治疗方法均不能逆转心肌梗死后大量心肌细胞的丧失、心 多的临床前和临床研究表明间充质干细胞移植治疗能减少心肌梗死面积和改善心
目的:文章主要对间充质干细胞的生物学特性、治疗心肌梗死的有效性、移植细胞数量、移植途径、移植时机及作用机制等国内外研究新进展进行综述,为促进间充质干细胞移植治疗心肌梗死的临床转化及应用提供理论参考。
间充质干细胞移植治疗心肌梗死的细胞数量、移植途径、 移植时机等
越来越多的临床前研究证明间充质干细胞移植治疗心肌梗死的有效性和安全性,但对间充质干细胞临床移 植治疗的有效性存在争论,移植细胞数量、细胞输送途径及 细胞移植最佳时间窗问题仍不统一。
间充质干细胞移植治疗的有效性
近年来,越来越多研究证实间充质干细胞对心肌梗死移植治疗的有效性。LALU等Ⅲ对23项间充质干细胞移植治疗缺血性心脏病研究(急性心肌梗死11项和缺血性心衰12项)的安全 性和有效性进行了Meta分析,其结果表明间充质干细胞对缺血性心脏疾病的治疗是安全的,但其有效性有待进一步研究。
细胞数量
干细胞移植数量及次数可能对治果产生影响。GAO等[1]对58例患者经冠状动脉内注射6x10^6个脐带华氏胶来源间充质干细胞,4个月后心肌活力及左室射血分数增加,18个月后左室射血分数较安慰剂组显著增加,左心室舒张末期容积和左心室收缩末期容积较安慰剂组明显减少。
KIM【2】等对14例患者经冠状动脉内注射(7.2±0.9)x10^7 个自体骨髓间充质干细胞,4个月后出现左室射血分数升高。
FLOREA【3】等对30例缺血性心肌病伴心功能不全患者行左心室导管经心内膜注射人骨髓间充质干细胞治疗,一组给予 每人2x10^5个间充质干细胞,另一组给予每人10^6个间充质 干细胞,12个月后两组心脏瘢痕面积减少相似,但射血分数只在后者中升高,该研究表明细胞剂量是影响的关键因素之一。
移植途径
间充质干细胞移植治疗的途径主要有经 静脉、冠状动脉内、心内膜心肌内注射及心外膜心肌内注射,经介入心肌内注射技术要求较高,而开胸心肌内注射对绝大多数患者也不可取。目前,研究者们倾向于经冠状动脉内途径输送间充质干细胞。
KIM等对26例sT段抬高前壁心肌梗死患者在经皮冠状动脉介入术后1个月,经冠状 动脉内输送自体骨髓间充质干细胞进行移植治疗,随访4个月和12个月发现左心室射血分数明显增加,未出现死亡、再住院、心肌梗死、支架血栓形成、危及生命的心律失常或中风。
GAO等经皮冠状动脉介入术后5—7 d经冠状动脉内注射脐带华民胶来源间充质干细胞,4个月后出现心肌活力及左室射血分数增加。
以上研究表明间充质干细胞冠状动脉内输送可能存在影响其归巢和发挥治疗功能的潜在问题,也急需,性床前深入研究去证实和解决。
移植时机
心肌梗死后干细胞移植时机也存在争议, 通常会在心肌梗死后1周内行干细胞移植治疗。
GAO等在患者经皮冠状动脉介入术后5-7d经冠状动脉内注射6x10^6个脐带华氏胶来源间充质干细胞,4个月后出现心肌活力及左室射血分数增加。
KIM等在sT段抬高前壁心肌梗死患者经皮冠状动脉介入术后1个月行冠状动脉内注射间充质干细胞治疗,左室射血分数得到改善。
结果发现在心肌梗死后第2周,尤其是第14天注射干细胞,干细胞的募集量及生存率、心脏功能改善、梗死面积缩小等达最佳。因此他们认为心肌梗死后第2周为干细 胞移植治疗的最佳时间窗,但在第4周仍然有效。
间充质干细胞治疗心肌梗死的主要机制
旁分泌作用
干细胞以细胞外囊泡的方式分泌生长因子、细胞因子、趋化因子及外泌体等并作用于邻近的细胞。通过调节性旁分泌作用,改变损伤组织局部微环境,诱导损伤修复。
免疫抑制
间充质干细胞的免疫抑制作用在心肌梗死后心脏修复过程中发挥着重要作用。急性心肌梗死时过度的炎症反应会引起心肌细胞和心脏结构功能损伤,炎症反应严重影响心肌梗死后心脏修复及瘢痕形成。
促进血管生成
间充质干细胞主要通过分泌血管内皮生长因子、肝细胞生长因子等血管生成因子和分化为血管内皮细胞诱导血管生成。
分化为心肌细胞
间充质干细胞分化为心肌细胞存在争论,有的研究认为其不能分化为心肌细胞,有的研究则证实其可以分化为心肌细胞并改善心功能及减少梗死面积。
间充质干细胞治疗心肌梗死面临的主要问题
越来越多的,陆床研究证实间充质干细胞治疗的安全性和有效性,但间充质干细胞移植治疗存在归巢数量少、成活率 低以及细胞移植数量、移植途径及移植时间不统一等问题。 间充质干细胞移植到梗死心肌部位后因局部炎症微环境等使 其成活率低下已经成为干细胞移植治疗的瓶颈。
目前对间充质干细胞归巢机制的认识有限,还有许多未知,例如在其归巢过程中哪些 因素对SDF一1/CXCR4轴、VCAM一1/VLA一4通路产生影响,是否 还存在其他的迁移归巢机制等。
未来展望
随着mRNA表观遗传修饰等的深入研究,其 很可能从根本上改善间充质干细胞的增殖、分化、免疫调节 及抗衰老等生物学功能,从而提高间充质干细胞的生存率及 修复心脏结构和功能的能力,促进间充质干细胞移植治疗心 肌梗死的I临床转化及应用。
参考资料:
【1】GAO LR,CHENY ZHANG NK.et aI.Intracoronarv infusion of Wharton’s iellv.derived mesenchvmal stem ce¨s in acute mvocardial infarction: double-blind.randomized controlled t—al BMC Med 2015:13:162
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