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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。

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