骨髓干细胞动员治疗心肌缺血的研究进展

骨髓干细胞动员治疗心肌缺血的研究进展

【摘要】心肌缺血是导致心脑血管疾病的重要诱因，骨髓干细胞已成为治疗心肌缺血的最优手段成为国际研究热点，本文对骨髓干细胞动员剂的选择、干细胞动员剂注入量及最佳动员时间与骨髓干细胞动员治疗心肌缺血的机制作以前瞻性的概括，旨在为心血管疾病的预防与治疗提供理论指导。

【关键词】干细胞；心肌缺血；动员；机制

1 骨髓干细胞动员剂的种类

1.1 粒细胞集落刺激因子（G—CSF）

G—CSF是一种由体内单核细胞、巨噬细胞、纤维母细胞和内皮细胞产生的细胞因子。它作用于骨髓造血祖细胞，促进其向中性粒细胞分化和增殖，促进成熟粒细胞向外周血释放，并加强中性粒细胞的趋化功能及吞噬杀菌作用，炎症介质IL—1和TNF等增加G—CSF的产生。

1.2 粒单核细胞集落刺激因子（GM—CSF）

GM—CSF由单核细胞、巨噬细胞、纤维母细胞和内皮细胞产生的一种糖蛋白。GM—CSF能促进骨髓集落（colony forming unit—granulocyte—macorphage，CFU—GM）生长。敲除GM—CSF小鼠，骨髓中祖细胞数量与外周血液无显著性差异，表明GM—CSF对造血并不是必要的。

1.3 干细胞因子（SCF）

SCF是一种造血生长因子，由内皮细胞和纤维母细胞产生，分布于皋丸和卵巢。正常情况下，SCF以跨膜和可溶形式存在，对正常造血、巨噬细胞生成及功能、黑素细胞产生，胚细胞功能、肠的运动等起关键作用。在SCF缺乏（51突变）或受体kit缺乏（w突变）的鼠中，胎儿常因重度贫血而宫内死亡，表明SCF 在造血中起重要作用。重组SCF在一些国家中生产，但未被FDA认可。

2 干细胞动员剂注入量及最佳动员时间

研究表明，G—CSF10μg/（kg·d）剂量分2次/d动员（间隔12h）比10μg/（kg·d）剂量1次/d动员的方案更优越，所获得CD34+细胞数更多。急性心肌梗死（AMI）后何时适合接受干细胞动员治疗，取决于MI后的病理变化、动员剂作用机制及归巢时间窗，目前最佳动员时机尚不清楚。在不干预的情况下，MI 后第7d外周血干细胞数量达到高峰，显然在数量和时间上还不足以归巢。早期梗死区域炎症反应剧烈，不利于归巢细胞的存活，2周后瘢痕形成，各种细胞因子和生长因子等局部损伤信号显著减弱，不利于干细胞的“环境依赖分化”，因此，只有清楚地了解到干细胞最佳归巢时间，才能达到治疗的靶向性和高效性。

3 骨髓干细胞动员治疗心肌缺血的机制

3.1 骨髓干细胞的动员

Shintani等发现，急性心梗患者外周血CD34+阳性的骨髓单个核细胞和骨髓成血管细胞升高，其峰值出现在心梗后第7d，28d后仍维持在较高水平。动物实验也有类似发现，提示急性心梗后存在外周血干细胞增加，即急性心梗本身存在骨髓动员作用。缺血时骨髓干细胞自我动员，可能是机体对缺血后组织血管再生的一个自我修复功能，其机制可能是缺血后局部分泌某些细胞因子（粒细胞集落刺激因子、白介素、内皮细胞生长因子等）所造成。然而这种自我修复的作用较弱，远达不到修复坏死心肌所需要的浓度。因此，可采用骨髓干细胞动员剂将骨髓干细胞“驱赶”到外周血，增加外周血干细胞数量，使其分化成心肌和血管内皮

细胞，达到再生和修复作用。

3.2 骨髓干细胞归巢的调控机制

目前认为，骨髓干细胞的归巢是由黏附分子、趋化分子及大量的炎性因子共同介导的；该过程有骨髓内皮细胞、造血干细胞、骨髓造血微环境及其分泌或表达的分子共同参与。目前已知免疫球蛋白超家族、选择素家族、整合素家族、CD44四大类黏附分子均参与了该过程；炎症时白细胞趋化因子和黏附分子也精确地控制着炎症细胞的趋向运动。心肌梗死后缺血区存在炎症反应，各种炎症介质的释放、粒单核细胞浸润、肥大细胞激活、细胞外基质蛋白的降解、内皮细胞和心肌细胞黏附分子的表达，被认为是骨髓干细胞归巢的重要条件。

3.2.1 炎性因子

AMI损伤局部存在炎症反应，表达多种趋化因子如白细胞介素—8（IL—8）、单核细胞趋化蛋白（MCP—1）、基质细胞衍生因子（SDF—1）、肿瘤坏死因子（TNF）等。血管内皮细胞多种黏附分子表达上调——心肌梗死造成的这一系列微环境改变，可能是干细胞归巢的始动因素。Helmuth称之为“干细胞听到损伤组织的召唤”，归巢是指干细胞经过复杂的分子间相互介导作用，由外周循环向新的组织迁移、识别和定位的过程。

3.2.2 血管内皮生长因子

血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）又称血管通透性因子（VPF），具有增加微静脉、小静脉的通透性，促进血管内皮细胞分裂、增殖，使细胞质钙聚集以及诱导血管生成等作用。VEGF是一个家族，包括VEGF—A、VEGF—B、VEGF—C、VEGF—D、VEGF—E以及胎盘生长因子等。其中VEGF—A研究最多，应用也最广泛。新近又发现了两种新的VEGF存在形式，即VEGF—B和VEGF—C，扩大了已知的VEGF家族并进一步说明了内皮细胞功能调节的复杂性。

3.2.3 整合素

整合素是粘附分子的一类，粘附分子通过配体—受体相对应的形式介导细胞—细胞，细胞—细胞外基质或细胞—细胞外基质—细胞之间的粘附，参与细胞的信号转导与活化、细胞贴壁、伸展和移动，细胞的生长及分化、炎症、血栓形成、肿瘤转移、创伤修复等一系列重要生理和病理过程。有研究发现，骨髓造血干细胞体外扩增后，其归巢能力减弱，可能与整合素下调有关，Wagers等研究证实，HSC归巢能力减弱（约50%）与整合素a2表达上调、a5表达下调有关，a4整合素功能阻滞也发生相似的归巢减弱现象。提示整合素在骨髓干细胞归巢的机制中扮演着重要角色。

【参考文献】

[1]Peled A，Kollet O，Ponomaryov T，et al. The chemokine SDF—1 activates the integrins LFA—1，VLA—4，and VLA—5 on immature human CD34（+）cells[M]. Blood，2000，95（11）：3289—3296.

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