幹細胞在修複由心髒病發作和心力衰竭引起的損傷方面具有廣闊的發展前景。
心髒疾病是一(yī)類比較常見的循環系統疾病,可導緻心悸、心絞痛、心力衰竭、心律失常等臨床症狀,是引起死亡的主要原因。全球每年約有1750萬人死于心髒疾病,占全部死亡人數的30%。
盡管溶栓等藥物(wù)治療、支架的植入和心髒移植等方面取得了很大(dà)的進展,但前兩種方法并不能有效治療所有心髒疾病或改善預後,而心髒移植還會有排斥反應的風險。
傳統療法幹預心髒病效果欠佳
目前治療心髒病的方法包括外(wài)科手術治療、介入治療和藥物(wù)治療等。其中(zhōng)藥物(wù)治療的效果有待增強,外(wài)科手術過程中(zhōng)産生(shēng)的創面大(dà),易引發多種并發症。相比之下(xià),介入治療爲微創手術,但也伴随着不同程度并發症的發生(shēng),這些方法都無法對已經壞死的心肌産生(shēng)治療作用。
幹細胞移植爲幹預心血管疾病提供新思路
近年來,幹細胞技術作爲第三種醫療手段,爲許多“頑疾”帶去(qù)了治療的希望,而其與心髒疾病對抗的表現也毫不遜色,展現了幹細胞用于心髒疾病的巨大(dà)潛力。
幹細胞能自我(wǒ)更新,其在特定條件下(xià)能夠産生(shēng)至少一(yī)種終末分(fēn)化細胞,有望修複或替換心肌病、心力衰竭和冠心病等心髒病發作時損害的心髒組織,能夠改善患者心功能,提升生(shēng)活質量。
幹細胞治療心髒病機制
與此同時,動物(wù)研究已經證實,心髒缺血性損傷經幹細胞治療後,心髒功能得到了改善,這些研究成果爲臨床試驗打下(xià)了良好的基礎。
高度自我(wǒ)增值能力和多向分(fēn)化潛能:
間充質幹細胞具有強大(dà)的自我(wǒ)更新能力,經多次傳代擴增後仍具有幹細胞特性。在體(tǐ)外(wài)或體(tǐ)内适當誘導條件下(xià),可分(fēn)化爲骨、軟骨、脂肪、肌肉、腱、韌帶、内皮、神經、肝和心肌等多種組織細胞,被視爲理想的組織修複種子細胞。
損傷趨化歸巢作用:
幹細胞歸巢是指幹細胞移植後在特定條件下(xià)定向性移動至靶組織、靶器官的表現。
當機體(tǐ)遭遇損傷時,損傷部位會釋放(fàng)特殊的内分(fēn)泌信号,分(fēn)泌多種細胞因子、趨化因子、黏附因子,引導幹細胞的靶向歸巢,發揮組織修複功效。
旁分(fēn)泌機制:
雖然在體(tǐ)内間充質幹細胞可以分(fēn)化爲心肌細胞,但是由于梗死區域複雜(zá)的微環境,移植細胞存活難度大(dà),與明顯改善的心功能不相匹配,推測間充質幹細胞移植到心肌組織後發揮的旁分(fēn)泌作用是改善心功能的主要機制。
ZHANG等發現将間充質幹細胞來源外(wài)泌體(tǐ)與心髒幹細胞共培養,可以增加内皮細胞分(fēn)化,加強血管新生(shēng),減少纖維化,起到修複心肌的功效。
促進血管新生(shēng):
間充質幹細胞不僅可以分(fēn)化爲血管内皮細胞參與血管形成,還可以直接整合到血管上。整合的細胞大(dà)部分(fēn)可以分(fēn)泌生(shēng)長因子促進内皮細胞的成熟進而促進新生(shēng)血管。
免疫調節:
間充質幹細胞有着獨特的低免疫原性與無主要組織相容性複合體(tǐ)(MHC)限制性。
KRAMPERA等研究發現,間充質的細胞免疫抑制作用,能夠抑制梗死的細胞發生(shēng)炎症反應,從而減少炎症細胞和炎症因子對心肌造成的急性損傷。
臨床案例(一(yī))
研究方法
現有的臨床研究通過冠狀動脈内或心肌内注射等方法将細胞直接輸送到心肌部位。Butler等[28]進行了一(yī)項II期臨床随機試驗,将骨髓間充質幹細胞( bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs)經靜脈注射到慢(màn)性非缺血性心肌病患者體(tǐ)内。
研究結果
結果顯示,自然殺傷細胞減少程度與左室射血分(fēn)數的改善程度相關,靜脈輸注同種異體(tǐ)缺血耐受BMSCs的治療作用與循環炎症細胞數量改變相關。表明靜脈輸注BMSCs确實發揮了全身作用,能調節炎症反應,這種全身效應可能是通過抗炎特性介導的非心血管系統效應。通過對細胞外(wài)泌體(tǐ)進行修飾可以增強其靶向性,基因修飾或者預處理可以增強幹細胞的治療作用。幹細胞移植策略的比較見表1。
▲表1
臨床案例(二)
研究理論與方法
MSCs外(wài)泌體(tǐ)還能刺激新生(shēng)血管的生(shēng)成,Teng等[29]使用人臍靜脈内皮細胞進行血管生(shēng)成實驗,将其與外(wài)泌體(tǐ)孵育12h使管樣結構形成。
研究結果
結果表明,MSC來源的外(wài)泌體(tǐ)可以被内皮細胞内化,可增強人臍靜脈内皮細胞的成管能力,在去(qù)除外(wài)泌體(tǐ)的條件培養基和磷酸緩沖液對照組之間,血管生(shēng)成和心功能改善沒有差異。