读书报告2篇
Key words: Heart failure; Stem cell therapy
心力衰竭是各种心血管疾病的终末阶段，多见于高血压、冠状动脉粥样硬化性心脏病、瓣膜病、心肌病等疾病的晚期，发病率呈逐年上升的趋势，已经成为发达地区致死的重要原因。由于大多数心肌细胞和神经细胞一样，属于永久性细胞，所以其数量是有限的，损伤之后没有自我修复和再生的能力。目前应用的各种治疗方法如药物治疗、外科治疗和介入治疗等都已经得到了改进，但因均不能使心肌数量增加，只在一定程度上缓解了心力衰竭的发生或症状，且不能达到令人满意的程度，晚期患者常需要进行心脏移植，而供体难以获得、免疫排斥反应、费用的昂贵及手术的高风险使心脏移植治疗受到很大的限制。要想从根本上解决问题就必须使心肌细胞数量增加[1]。随着分子生物学的飞速发展，基因治疗或干细胞治疗可以直接对损伤的病变进行补充或修复，逐渐引起人们的重视。本文就是小组同学共同学习干细胞治疗心衰相关文献书籍之后的读书报告。
一．心肌纤维的再生
心肌纤维的再生能力目前并无证据确凿的定论，但一致认为人类心肌纤维的自我再生能力远远不足以补偿在心肌梗死等严重心脏疾病时造成的心肌损伤。在一些脊椎动物实验中，实验者发现了心肌纤维受损后的再生，但在哺乳动物实验模型中，损伤后的心肌纤维也表达一些促进复制的基因，却未表现出再生的能力。
有证据[2]显示，内皮细胞可以由骨髓源性祖细胞分化更新，但是心肌纤维的更新机制和来源却充满争论，同时，一些潜在的阻碍心肌纤维更新的机制也被探索研究出来（见图1）。具体看来，可以使心肌纤维更新的来源主要有三点：
（1）心肌纤维自我复制。在心肌细胞更新中发挥一定角色，但哺乳动物的心肌纤维复制能力非常低，属于永久性细胞[3]。
（2）骨髓干细胞动员。研究显示接受骨髓干细胞注射或动员之后的患者心肌纤维数目增加，收缩力增强。但是动员效率较低，而且多潜能分化以至于生成的心肌纤维数目较少[3]。
（3）心脏干细胞分化。心脏干细胞有分化成为各类心肌细胞的潜能，包括心肌纤维。目前研究前景较好，但是潜在的阻碍机制尚未探明[3]。
二．用于治疗心脏疾病的干细胞类型
目前，包括胚胎干细胞、造血干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、内皮祖细胞及骨骼肌干细胞进行细胞移植的许多动物实验都报道了干细胞移植可以改善心脏功能（见图2），但尚未发现非常理想的可用于临床治疗的干细胞类型。本文主要介绍的用于心脏疾病治疗的干细胞类型有：胚胎干细胞、骨骼肌干细胞、骨髓干细胞、内皮祖细胞[2]。
1. 胚胎干细胞(embryonic stem cells)：当受精卵分裂发育成囊胚时， 内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞。它是一种高度未分化细胞，具有分化的全能性，可以自我更新，能分化成动物的所有组织和器官。实验证实胚胎干细胞可以诱导分化为有功能的心肌细胞， 有助于心肌的修复和再生。小鼠胚胎干细胞移植后，梗死区肌凝蛋白重建、肌钙蛋白-I表达和血管数量增加，小鼠存活率提高，心室功能明显改善。但胚胎干细胞的应用存在伦理、道德和有关法律的争议，限制了其研究的进一步发展[5]。
2. 骨骼肌干细胞( skeletal muscle stem cells)：骨骼肌与心肌同属横纹肌，与心肌相比易于获取和增殖，对缺血有较好的耐受性，因此成体骨骼肌干细胞也被用于心脏细胞移植研究中。研究发现绵羊心梗模型移植骨骼肌干细胞后可减低左心室舒张末压且提高左室射血分数，并发现肌细胞再生。但植入的骨骼肌细胞难以制造缝隙连接蛋白，从而和患者自身心肌细胞融为一体，这就造成干细胞协调衰竭心脏舒缩的能力打折扣[6]。
3. 骨髓干细胞( bone marrow stem cells): 骨髓干细胞的组成很复杂。包括造血干细胞、间质干细胞以及其他功能不明的干细胞， 目前移植的骨髓干细胞成分大体分为5 种: 骨髓单个核细胞群、骨髓间充质干细胞、造血干细胞、边缘细胞群和特殊细胞群等[4]。骨髓干细胞的多分化潜能、自体移植优势和与宿主细胞的电-机械偶联统一性是它显著的优势。很多证据表明冠脉注射骨髓干细胞可以使心脏功能改善和血管新生，进而提高心脏射血分数，缩小坏死区域等[3]。
其中骨髓间充质干细胞( mesenehymal stem cells, MSCs) 研究较多。MSCs 突出的特点是具有自我更新和多向分化潜能。分析人类MSCs的基因表达谱，在未分化的单个MSCs 克隆中可以检测到2353种基因，涉及软骨细胞、心肌细胞、成骨细胞、造血基质、内皮细胞、上皮细胞和神经细胞等。不但如此，MSCs还有高强度的端粒酶活性。利用MSCs 这种强大的分化潜力和传代能力，可以将其诱导分化成特异的组织类型，修复受损的组织或器官[4]。
4. 内皮祖细胞( endothelial progenitor cells):目前认为造血干细胞、内皮祖细胞都是从中胚层起源，造血干细胞分化为内皮祖细胞；内皮祖细胞在各种生长因子的作用下，分化为内皮细胞家族细胞，由此基础上形成有完全功能的血管。实验证实内皮祖细胞移植后病人的CD34+细胞测量证实其能改善左室功能。除了促进新生血管，内皮祖细胞还可以分化为心肌细胞，有助于心肌再生[5]。
三．干细胞移植途径
干细胞治疗心脏疾病应用于临床还面临很多的困难和挑战（见图3），临床实施的每一步都非常重要，但是目前争论比较多的干细胞移植入心脏的方法。
干细胞移植可有多种不同途径: 静脉注入、心肌内注入、冠状动脉注入、通过细胞因子自身动员。合适的方法应当是既能使干细胞密集于梗死处又能避免在其他组织滞留[1]。
1. 静脉输入：效率最低，属于间接方式。在不知何时为最佳输人时机及机制的情况下，经静
脉注人可使干细胞在其他组织(如肺、脑、脾脏)滞留。体外扩增骨髓干细胞来增加细胞数量可能减弱其心脏定居能力[7]。
2. 心肌内注射：小鼠实验表明干细胞移植后可修复约68%的坏死心肌。临床实验显示骨髓干细胞注射到梗死区域，随访16个月发现，梗死区新生血管密度增加，心功能改善，患者运动耐力提高。然而，肌内注射可能损伤正常心肌甚至引起心律失常，并且心肌内注射肌源性细胞将导致岛样效应限制移植细胞与宿主细胞问电一机械偶联形成[4]。
3. 冠状动脉输入：冠状动脉输人具有较高的安全性及易操作性。临床实验对患者进行自体骨髓干细胞经冠状动脉内移植，发现治疗组梗死面积明显减少，射血分数显著提高，心肌灌注改善。研究中多采用适当堵闭梗死相关冠状动脉或在侧枝循环尚未建立时输人。早期冠状动脉输注较静脉输注能获得更高的细胞浓度[6]。
4. 细胞因子治疗：细胞因子和趋化因子如干细胞因子SDF-1及其受体对啮齿类动物胚胎发育
时心肌细胞形成很关键，也与骨髓干细胞分化有关。应用粒细胞集落刺激因子(G-CSF)刺激心梗模型小鼠，心肌再生及存活的程度均高于对照组。由于可引起再灌注损伤、对于远端有不稳定斑块及非罪犯冠状动脉损伤使用时仍需谨慎。
四．前景和展望
干细胞移植在治疗心肌梗死方面已表现出传统方法无可比拟的优越性，但广泛应用于临床还需一定时间。干细胞移植治疗心肌梗死尚处于探索阶段，在选择干细胞和移植方式以及注入时机方面还有待研究。但是，我们有理由相信干细胞移植是一种治疗急性心肌梗死的新方法，不久的将来，必然将成为治疗心血管心脏疾病的有效手段。
参考文献：
[1] Vincent F. M. Segers & Richard T. Lee, Stem-cell therapy for cardiac disease. NATURE 451,937-942(2008).
[2]Jan Kajstura, Konrad Urbanek, Marcello Rota, Claudia Bearzi, Toru Hosoda, Roberto Bolli, Piero Anversa, Annarosa Leri, Cardiac stem cells and myocardial disease. Journal of Molecular and Cellular Cardiology(45), 505–513(2008).
[3]Jasmin Ortak, Ibrahim Akin, Stephan Kische, Christoph A. Nienaber,Hu¨seyin Ince, Stem cell use for cardiac diseases as of 2008. Transfusion and Apheresis Science(38), 253–260(2008).
[4]Nathan M Novotny, Rinki Ray, Troy A Markel, Paul R Crisostomo, MeijingWang, YueWang, Daniel R Meldrum, Stem Cell Therapy in Myocardial Repair and Remodeling, Novotny et al: Stem Cell Therapy,423-431(2008).
[5]林美萍,林明,基因联合骨髓间充质干细胞移植治疗心力衰竭,医学综述,526-529(2008).
[6]王玉红,陈光辉,国内干细胞移植治疗心血管疾病的临床研究与应用进展,中国组织工程研究与临床康复,4794-4798(2008).
[7]张绪洪,朱兴雷,心力衰竭的非药物治疗,山东医药(45),71-73(2008).
[8]Philippe Menasché, Current Status and Future Prospects for Cell Transplantation to Prevent Congestive Heart Failure, Semin Thorac Cardiovasc Surg(20), 131-139(2008).
[9]杨宇,田国忠,钟震亚,李艳君,骨髓基质干细胞移植对心力衰竭模型心肌肌动蛋白表达的影响,解剖学研究(28),168-173(2006).
《读书报告2篇(第3页)》
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