干细胞治疗缺血性心脏病

干细胞治疗缺血性心脏病

缺血性心脏病是全球死亡率最高的病因之一，保守治疗的最大困难是不能补偿缺失的功能性心肌[1]。本研究从细胞供体角度讨论了心肌球来源细胞(cardiosphere-derived cells，CDCs)的生物学特性与临床应用前景。

干细胞(Stem Cells)可分为胚胎干细胞和成体干细胞，鉴于前者治疗心力衰竭的伦理学问题，临床策略是诱导具有分化潜能的成体干细胞，使之分化为心肌细胞，用于补充心肌缺血坏死后丢失的心肌细胞，以减轻心衰的发生。全球已有180多项BMSC和MSC的临床I-III期实验对这些所谓的成体干细胞进行了研究，探讨了它们治疗缺血性心脏病的疗效和安全性问题。研究表明，干细胞移植到缺血心肌后，其疗效主要是通过旁分泌作用（Paracrine effects）介导的，心脏保护作用微弱而短暂；这些非心源性的成体干细胞移植后，发育为成熟心肌细胞的概率＜0.01％。

新近研究表明，心脏本身有自我更新和修复能力，其再生和修复过程与内源性的心脏干细胞（cardiac stem cells，CSCs）有关。CSCs与心脏组织有良好的兼容性，故可更好地整合到心肌组织。从活检标本中获得的CSCs在低粘附培养皿中传代培养，CSCs可以形成类似球状的细胞团[3]。由于组织活检的来源有限，分离的细胞数量较少，且CSCs在连续传代后是否仍具备分化潜能还有待研究。为此，我们采用CSCs传代实验，研究了传代后CSCs的心肌细胞分化潜能。当心脏发育成熟以后，这些细胞可继续存在于成体心脏的细胞间质中。用免疫组化法检测小鼠心脏冰冻切片，发现心肌组织中部分间质细胞呈c-kit阳性染色（图1A），表明成年心脏中富含以c-kit阳性为特征的CSCs。将活检组织切成1～3mm3组织块，用胶原蛋白酶消化分离心脏活检组织（4%，37ºC，20分钟），经网格（70微米）过滤和Ficoll® 400梯度离心等步骤，可获心脏间质细胞单细胞悬浮液。将分离细胞接种到细胞培养皿后，可在低粘附培养皿上形成类似克隆样结构的心肌球，形态与神经球细胞相似，故称之为心肌球来源细胞（图1B）。用流式细胞仪分析这些细胞的免疫表型，发现CDCs与机体其他组织的MSC颇为相似。CDCs并非单一的细胞群，可能是c-kit阳性抑或sca-1和flk-1阳性细胞，利用这些细胞表面标志蛋白可成功分离纯化心肌组织中的CDCs[4]。2011年，Chong等证明CDCs是心脏固有的干细胞，可形成成纤维细胞样克隆样结构（CFU-FS），并具有多向分化的细胞潜能[3]。故CDCs是第二心区发育过程中残留的心源性干细胞，当心肌损伤时CDCs 可能参与心机损伤的自我更新和修复作用。