心肌干细胞与心肌微环境研究进展
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干细胞再生医学应用前景展望干细胞再生医学是一门前沿的领域,通过利用干细胞的特殊能力,可以为许多疾病的治疗提供新的可能性。
随着科学技术的不断进步,干细胞再生医学的应用前景正在不断展望。
本文将探讨干细胞再生医学在各个领域的应用前景。
首先,干细胞再生医学在神经退行性疾病治疗方面具有巨大的潜力。
例如,对于帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统疾病,干细胞可以被转化为神经细胞,并在受损的区域进行再生。
这种方法可以恢复受损的神经组织功能,显著改善患者的生活质量。
此外,干细胞通过释放生长因子和细胞因子,还可以刺激受损区域的自愈能力,促进神经再生。
其次,干细胞再生医学还有望用于心脏病的治疗。
心脏病是全球范围内最主要的死因之一,传统的治疗方法无法恢复受损的心肌组织。
而通过将干细胞注入受损的心脏部位,这些干细胞可以分化为心肌细胞,并恢复心脏功能。
一些临床试验已经证明了干细胞对于心脏病治疗的潜力,特别是在再生心肌梗死区域、增强心脏功能方面。
另外,干细胞再生医学对于组织损伤的再生也有重要意义。
例如,对于骨折、创伤等组织损伤,传统治疗方法主要依赖于修复受损组织的自愈能力,但往往效果有限。
而干细胞可以促进细胞增殖和分化,有助于刺激软骨、肌肉和神经组织的再生。
因此,干细胞再生医学在骨折和创伤的治疗中有着广阔的前景。
此外,干细胞再生医学还有望用于治疗癌症。
癌症是当前全球公共卫生问题的主要挑战之一,传统的治疗方法如手术、化疗和放疗对于癌细胞和健康细胞均有一定的损伤。
而干细胞能够选择性地分化为癌细胞所在组织的细胞类型,并释放抗癌药物,从而减少对健康组织的损伤。
尽管在癌症治疗领域,干细胞治疗还处于早期研究阶段,但其对于患者的生存率和生活质量的提高有着巨大的潜力。
然而,干细胞再生医学仍面临着许多挑战。
首先,干细胞的来源、制备和存储等技术问题仍需要克服。
目前,常用的干细胞来源包括胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞,但每种来源都存在一定的限制和伦理问题。
干细胞治疗及再生医学前景展望干细胞治疗是一种新兴的生物医学技术,通过利用具有自我更新和分化潜能的细胞,以修复和再生组织器官。
它被广泛认为是一种革命性的医学领域,具有无限的潜力。
干细胞治疗在多个领域显示出了巨大的潜力,包括心血管疾病、神经系统疾病、外伤与骨折、免疫系统疾病以及器官移植等。
首先,干细胞治疗在心血管疾病领域展现出了巨大的前景。
心脏病是世界范围内最主要的死亡原因之一,而干细胞治疗提供了一种更好的治疗方法。
研究表明,用干细胞治疗心肌梗死患者可以显著改善患者的心功能,减少心脏功能不全的发生。
干细胞能够分化为心肌细胞,修复受损的心脏组织,并促进新血管的生长,改善心脏供血。
通过这种治疗方法,患者的生活质量和预后都能够得到显著提高。
其次,干细胞治疗在神经系统疾病治疗方面也显示出了巨大的潜力。
例如,帕金森病是一种慢性进行性神经系统疾病,目前尚无根治方法。
然而,干细胞的再生能力为帕金森病的治疗带来了新的希望。
研究发现,通过将干细胞移植到患者的大脑中,这些干细胞可以分化为多巴胺神经元,补充患者缺乏的神经元,从而缓解患者的症状。
干细胞治疗还可以用于脊髓损伤和中风等神经损伤的修复,为患者恢复独立行动的能力提供了希望。
此外,干细胞治疗在外伤与骨折领域也具有广泛应用的潜力。
目前,骨折和骨缺损治疗主要依靠传统的手术和人工骨植入,但这些方法存在一定的限制和副作用。
而干细胞治疗提供了一种非手术的治疗方法,可以通过干细胞的分化为骨细胞来促进骨折和骨缺损的愈合。
干细胞能够与周围组织进行交互作用,促进骨髓凝胶的形成,并最终恢复受损的骨骼结构。
这种新颖的治疗方法为骨折和骨缺损患者提供了更好的恢复机会。
此外,干细胞治疗还在免疫系统疾病的治疗中显现出了潜力。
例如,自体干细胞移植被用于治疗自身免疫疾病,如类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮等。
干细胞能够调节免疫系统的功能,抑制对自身组织的攻击,从而减轻疾病的症状。
干细胞还可以修饰免疫细胞的活动,增强免疫反应,对抗感染和肿瘤。
研究方向心肌损伤
心肌损伤是造成心脏疾病的一个重要原因,对于心肌损伤的研究一直
是心血管疾病领域的热点。
以下是关于心肌损伤的相关研究方向和现状:
1. 研究心肌损伤的发生机制和诊治方法
心肌损伤的发生机制包括心肌缺血、缺氧、缺血再灌注等因素。
而心
肌损伤的诊治方法主要包括心电图、心肌酶谱和心肌造影等检查手段。
此外,对于急性心肌梗死的治疗还包括血管重建、血小板抑制剂等治
疗方法。
2. 研究心肌保护药物的开发和作用机制
目前,研究人员正在从生物活性物质中寻找心肌保护剂,如抗氧化剂、钙通道拮抗剂和抗炎剂等。
同时也在研究这些药物的作用机制,以便
更好地应用于心肌损伤的治疗中。
3. 研究心肌干细胞的应用
心肌干细胞具有自我更新和多向分化能力,有望用于替代损伤的心肌
细胞。
研究人员正在寻找能够将这些干细胞定向分化成心肌细胞的方法,并且寻找更好的移植方式和途径,以期在临床上应用。
4. 研究基因治疗的效果
基因治疗是一种新兴的治疗方式,可以通过特定的基因调节机制来减
轻心肌损伤。
研究人员正在探索和开发这种治疗方式,并寻找更好的
转导载体和基因编辑技术,以期实现更好的临床效果。
总之,心肌损伤的研究方向包括了诊治方法、心肌保护药物、心肌干细胞和基因治疗等多个领域,这些研究都有望为心血管疾病的治疗带来重大的突破和进展。
干细胞治疗心脏疾病的最新进展心脏疾病一直是全球范围内威胁人类健康的重要问题,给患者及其家庭带来了巨大的痛苦和负担。
传统的治疗方法,如药物治疗、手术治疗等,虽然在一定程度上能够缓解症状、延长生命,但对于一些严重的心脏疾病,效果往往不尽如人意。
近年来,干细胞治疗作为一种新兴的治疗手段,为心脏疾病的治疗带来了新的希望。
干细胞是一种具有自我更新和多向分化潜能的细胞,它们可以分化为各种类型的细胞,包括心肌细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞等。
因此,通过将干细胞移植到受损的心脏组织中,有望修复或替代受损的心肌细胞,改善心脏功能。
目前,用于心脏疾病治疗的干细胞主要包括胚胎干细胞、诱导多能干细胞和间充质干细胞等。
胚胎干细胞具有强大的分化能力,但由于其来源涉及伦理问题,应用受到了一定的限制。
诱导多能干细胞是通过将成熟细胞重编程为类似于胚胎干细胞的状态而获得的,虽然避免了伦理问题,但在安全性和有效性方面仍需要进一步研究。
间充质干细胞则具有来源广泛、免疫原性低等优点,成为了目前干细胞治疗心脏疾病研究的热点。
在干细胞治疗心脏疾病的临床研究方面,已经取得了一些令人鼓舞的成果。
例如,一项针对心肌梗死患者的临床试验表明,通过冠状动脉内注射间充质干细胞,患者的心脏功能得到了显著改善,梗死面积减小,心肌灌注增加。
另一项针对心力衰竭患者的研究也显示,干细胞治疗可以提高患者的运动耐力和生活质量。
然而,干细胞治疗心脏疾病仍面临着一些挑战。
首先,干细胞的移植效率和存活数量是影响治疗效果的关键因素。
在移植过程中,大量的干细胞可能会死亡或流失,导致治疗效果不佳。
其次,干细胞的分化方向和机制尚不明确,如何精确控制干细胞分化为所需的心肌细胞仍然是一个难题。
此外,干细胞治疗的安全性也需要进一步评估,例如干细胞移植可能会引起心律失常、免疫排斥等不良反应。
为了提高干细胞治疗心脏疾病的效果,科学家们正在不断探索新的方法和技术。
例如,通过基因修饰等手段增强干细胞的存活和分化能力,利用生物材料作为载体提高干细胞的移植效率,以及联合其他治疗方法如药物治疗、康复治疗等,以实现协同增效的作用。
心肌梗死后心肌组织内环境对移植干细胞心肌内存活、分化影响艾旗;袁春菊【摘要】近年实验研究与初步临床研究表明,包括骨髓间充质干细胞等干细胞移植治疗急性心肌梗死,可减少心肌梗死体积,促进心肌梗死区域血运重建,增加有功能的心肌细胞数量,并改善心功能,为心肌梗死的治疗开辟了一条新途径.但干细胞移植治疗心肌梗死总体疗效有限,其重要原因之一是移植干细胞在心肌内存活率低、定向分化不足.近期国内外研究证实,心肌梗死后心肌组织内环境是移植干细胞在心肌内存活、分化的重要影响因素.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2014(020)021【总页数】3页(P3908-3910)【关键词】心肌梗死;干细胞;心肌内环境;存活;分化【作者】艾旗;袁春菊【作者单位】中南大学湘雅医院心内科,长沙410008;中南大学湘雅医院心内科,长沙410008【正文语种】中文【中图分类】R542.22目前多个实验及临床研究[1-2]表明,经心肌、冠状动脉及静脉三类干细胞移植途径治疗急性心肌梗死,干细胞在心肌内存活、分化不足,心功能增加仅达10%,甚至近期国外实验与临床研究报道的结论为阴性结果[3-4]。
干细胞在心肌内存活、分化不足使干细胞移植疗法停滞不前。
因此,如何增加干细胞在心肌内存活、分化,提高干细胞移植治疗心肌梗死疗效是目前急需解决的主要问题。
1 心肌梗死后心肌内环境变化心肌内环境对干细胞在心肌内存活、分化起决定性作用。
心肌内环境是心肌细胞赖以生存的环境,心肌细胞、间质细胞、成纤维细胞产生或分泌的细胞外基质成分及某些生物活性分子,对心肌细胞发挥支持、连接、营养和保护等作用[5]。
急性心肌梗死发生后,继发于心肌细胞坏死,外周血中性粒细胞和单核细胞短时间内募集到受损坏死心肌组织。
心肌梗死急性期心肌组织内微环境突出表现为大量中性粒细胞、单核细胞浸润和肿瘤坏死因子α、白细胞介素(interleukin,IL)1β、IL-6等促炎因子显著增加。
干细胞在器官移植中的研究进展随着生物技术的不断发展,干细胞治疗已经成为医学界的一项重要研究领域,尤其是在器官移植方面,干细胞也被逐渐应用于临床实践中。
本篇文章将从以下三个方面来讨论干细胞在器官移植中的研究进展。
一、干细胞在器官移植中的应用随着人口老龄化的越来越显著,器官供给短缺问题日益严重,器官移植成为解决器官需求的重要方式。
干细胞作为一种具有多能性的细胞,可以被应用于器官移植的各个阶段,例如干细胞的扩增培养、干细胞分化以及干细胞前体移植等。
一种关键的研究领域是器官再生,它需要能够恢复失去的组织结构和功能的细胞。
通过将干细胞注入到受损的肝、肺、心脏等器官,可以修复这些器官的损失,并使其恢复正常功能,同时减少捐赠器官对供体的依赖。
这种方法已在实验室中得到了一些成功,并吸引了众多学者的关注,但在临床实践中,仍需要继续研发和改善。
另一个关键的应用领域是器官移植前的器官维持。
器官转运和保存过程中,细胞和组织的缺氧等不利因素对器官的质量造成了很大影响。
这一问题对于肝、肺、心脏等对缺血敏感的器官尤其明显。
通过将干细胞应用于器官冷静保存的过程中,可以保护组织和细胞的完整性和功能,从而提高器官质量和移植成功率。
二、目前的研究进展干细胞在器官移植中的应用还处于研究阶段。
目前的研究重心主要集中于两个方面。
一是研究合适的移植载体,以便将干细胞移植到器官中,并促进干细胞与宿主组织的整合。
目前的载体主要包括生物基质、支架和控释薄膜。
这些载体能够为移植的细胞和生长因子提供支持,并促进组织修复和再生。
二是研究更准确、更稳定、更有效地将干细胞移植到受体体内的技术。
研究人员需要寻找更加准确的方法来将干细胞注入到器官移植的部位,以确保细胞在宿主组织中能够定位到正确的位置。
同时,需要研究与组织工程有关的其他技术,如光造影技术和3D打印技术等。
三、展望和挑战随着干细胞在器官移植中的应用越来越广泛,也将面临许多挑战。
干细胞的应用涉及到许多技术问题,例如细胞扩增和分化、干细胞的注入和移植,以及移植后对组织的监测和评价等。
人类干细胞研究的新进展与治疗应用自从2006年以来,人类干细胞研究已经经历了快速发展的阶段,技术不断创新,且越来越多的研究结果为干细胞治疗应用打开了更广阔的前景。
以下文章旨在介绍人类干细胞研究的新进展和治疗应用。
干细胞种类和发现过程干细胞是指能够分化成多种功能细胞且具有自我更新能力的细胞。
干细胞种类包括胚胎干细胞、诱导性多能性干细胞、骨髓干细胞等。
其中,胚胎干细胞是最早被发现的一种干细胞,来自已受精的胚胎,具有最为广泛的分化潜能,可以分化成所有种类的细胞。
而人类体内的骨髓干细胞,也是广泛应用于治疗的一类干细胞。
干细胞研究的新进展随着科技的不断创新,人类干细胞研究也在不断推进。
近年来,各种新技术正在开发和优化,以最大程度地利用干细胞的潜能。
基因编辑技术聚合酶链反应和基因编辑技术是新的干细胞研究的前沿研究领域。
基因编辑技术可以帮助科学家在干细胞中删减或添加基因,以促进细胞分化和生长。
这种技术的应用范围尚在探索中,但有望在治疗一些遗传性疾病方面取得突破。
人工合成种植技术近年来许多研究也在针对人类干细胞培养的技术上进行了改进。
一些研究者正试图开发出人工合成手段来创造适宜干细胞生长环境的方法,如支架和多孔微环境。
这种基于开发干细胞生长坏境的研究,提高了对体外培养干细胞的质量和数量控制能力,并为干细胞治疗应用提供了更广泛的可能性。
新型药物开发干细胞研究在药物开发方面的应用正在迅猛发展,许多研究有望利用干细胞来开发新的治疗药物,针对一些慢性病的治疗也有着广阔的应用前景。
例如,利用干细胞可以针对某些遗传性消化道疾病进行治疗。
治疗应用前景和挑战干细胞在医学中的应用前景广阔,目前已经应用于治疗多种无法治愈的疾病,如心血管疾病、神经退行性疾病和肿瘤。
近几年,一些非正式的疗法例如自体细胞移植已经在临床中得到了验证。
然而,未来还需要解决诸多挑战,例如干细胞使用的安全问题、培养及其生长产量的限制以及严格的法规和道德问题。
此外,干细胞在不同种族、性别、年龄之间的效果还需要更多的临床研究来确定。
干细胞分化的心肌细胞会跳动的原因
干细胞分化的心肌细胞会跳动的原因可以从以下几个方面来解释:1. 电生理功能:诱导多能干细胞分化的心肌细胞具有窦房结样、心房样和心室样的动作电位,这意味着它们拥有自发的电生理活动,也就是跳动的基础。
2. 信号传导:通过研究发现,肾上腺素可以提高诱导多能干细胞分化的心肌细胞自发搏动频率,这就说明了信号的传导对心肌细胞的跳动起着重要的作用。
3. 心肌收缩:心肌细胞中的肌钙蛋白T呈阳性表达,这说明在心肌细胞收缩时,肌钙蛋白T会发生变化,从而导致心肌细胞的收缩。
而诱导多能干细胞分化的心肌细胞可以模拟心脏跳动时肌肉收缩的方式游动,也就证明了心肌收缩的功能存在于诱导多能干细胞分化的心肌细胞中。
4. 自发活动:诱导多能干细胞分化的心肌细胞具有自发的搏动,这是跳动的基本条件,这也证明了诱导多能干细胞分化的心肌细胞具有自发的跳动能力。
5. 构建特定的微环境:研究发现,全心组织裂解液可诱导骨髓间充质干细胞形成心肌组织样结构,心房肌组织裂解液可诱导骨髓间充质干细胞向心房肌样细胞分化,心室肌组织裂解液可诱导骨髓间充质干
细胞向心室肌样细胞分化。
通过构建特定的微环境,骨髓间充质干细胞可以定向分化形成不同部位的心肌样细胞。
这也证明了心肌细胞的跳动需要特殊的微环境来调节和控制。
因此,干细胞分化的心肌细胞跳动的原因是多方面的,包括其具有的电生理功能、信号传导、心肌收缩、自发活动以及特定的微环境等因素。
长链非编码RNA与心肌梗死的研究进展
宋知峰(综述);钱海燕(审校)
【期刊名称】《中国循环杂志》
【年(卷),期】2022(37)12
【摘要】急性心肌梗死后心脏微环境显著变化,而长链非编码RNA(lncRNA)在心肌梗死后细胞凋亡、血管新生、炎症反应和心肌纤维化等微环境改变的病理过程中发挥重要作用。
研究显示,lncRNA稳定存在于干细胞及其外泌体中,且干细胞相关的lncRNA表达水平异常改变与心肌梗死的发生、发展密切相关。
但迄今鲜有研究归纳lncRNA对干细胞治疗急性心肌梗死的影响及相关机制,本文拟综述lncRNA在心肌梗死发生、发展过程及其干细胞治疗中的作用。
【总页数】6页(P1270-1275)
【作者】宋知峰(综述);钱海燕(审校)
【作者单位】中国医学科学院、北京协和医学院、国家心血管病中心、阜外医院冠心病中心
【正文语种】中文
【中图分类】R54
【相关文献】
1.长链非编码RNA与病毒和微小非编码RNA关系的研究进展
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3.长链非编码RNA及相关调控通路与急性心肌梗死
的研究进展4.长链非编码RNA与心肌梗死的研究进展5.长链非编码RNA-心肌梗死相关转录本在急性心肌梗死中作用的研究进展
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
心肌干细胞与心肌微环境研究进展陈芸【摘要】心肌梗死等心脏疾病会造成心脏相应部位的心肌细胞损伤坏死,随后出现瘢痕、心室重塑、心脏增大,最终导致心力衰竭,从而威胁患者的生命.目前主要的治疗手段是通过药物治疗、支架植入、外科手术、器官移植,但这些方法都存在各自的缺陷,寻求更优的治疗手段成为现今的一个热点.以前认为心肌细胞不可再生,不能自我更新、修复,但越来越多的研究显示心脏中存在心肌干细胞.许多学者通过研究发现干细胞移植能够修复坏死的心肌,为心脏的再生提供可能,心肌干细胞的发现为心脏疾病的治疗提供了一个广阔的前景.干细胞的增殖与分化受心肌组织中微环境的调控,但心肌梗死后会造成梗死区心肌组织的微环境发生改变如内分泌因子、渗透压、pH值等,从而影响干细胞的迁移、存活、定向分化.移植后的心肌干细胞能否向心肌坏死区域迁移,并且存活,然后定向分化为心肌细胞受许多因素影响,主要就心肌组织中微环境对心肌干细胞的调控进行相关阐述.【期刊名称】《心血管病学进展》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】5页(P415-419)【关键词】心肌修复;心肌干细胞;微环境;调控【作者】陈芸【作者单位】川北医学院,四川南充637000【正文语种】中文【中图分类】R457.7心肌梗死等心肌损伤性心脏疾病会使心肌细胞数量减少,从而导致无收缩功能的纤维瘢痕增生,继之出现心肌结构重塑、残存心肌失代偿、心肌弹性下降、心脏扩张变薄、心功能下降等,最终造成充血性心力衰竭,从而严重影响患者的生活质量,甚至导致患者死亡[1] ,增加了患者及社会的负担。
而目前治疗这些疾病的方法主要有药物治疗、支架植入、外科搭桥、心脏移植;但药物治疗、支架植入、外科手术只能改善相应的症状, 不能达到使坏死心肌细胞再生,而心脏移植面临着费用昂贵、供体难寻、免疫排斥、手术复杂等问题。
经过大量的实验,研究人员提出了干细胞治疗这一概念,从而为心肌损伤性心脏病提供了一个新的可能的治疗途径。
研究发现骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、内皮干细胞、骨骼肌祖细胞、心肌干细胞、胚胎干细胞等能够诱导分化为心肌细胞,从而修复坏死的心肌。
通过近年的研究发现心脏中存在心肌干细胞,当心肌梗死后心肌干细胞可以迁移至梗死区域并且定向分化为心肌细胞,实现心肌细胞的再生从而改善心功能,心肌干细胞的发现为心脏疾病的治疗提供了一个广阔的前景。
干细胞是指来源于胚胎或成体具有自我更新和多向分化潜能的细胞,按分化潜能可分为全能干细胞(具有分化为机体全部组织细胞类型的能力如受精卵)、多能干细胞(具有分化为多种组织细胞类型的能力如胚胎干细胞,骨髓多能造血干细胞)、专能干细胞(只能分化为某一特定组织类型的细胞如神经干细胞、表皮干细胞等)。
以前的观点认为成熟哺乳动物的心脏是一个没有再生能力的终末分化器官,但随着研究的进展及技术的提高,已发现心脏中存在可进行增殖并且能够进行分化的细胞,即心肌干细胞。
2003年,Beltrami等从大鼠心脏中分离出一种c-kit+细胞,并且证明这些细胞在体外的集落生成和多能性,以及在心肌梗死后,c-Kit+细胞能够参与心肌和血管的再生,他将这些细胞移植到心肌梗死大鼠的心肌内,在不与宿主细胞发生融合的前提下,该细胞可分化成为新的心肌细胞,从而改善心脏功能[2]。
2004年,Messina等在小鼠心脏、成人心房和心室活检标本中分离出一种未分化的细胞,这些细胞在传代培养中可以自我黏附成簇形成“心肌细胞球”(cardiospheres),它们能够在体外进行克隆和分化转移,可以诱导心肌梗死后心肌细胞和血管的再生,在重症联合免疫缺陷小鼠的心肌梗死区注入这种细胞,能够生成心肌谱系细胞,实现坏死心肌的再生,从而改善心室功能,而且, Ott等在新生和成熟大鼠心脏中鉴定出SSEA-1+心脏干细胞[2]。
在进行干细胞移植后,干细胞能否迁移到受损心肌部位并且存活,从而定向分化为足够数量的心肌细胞,是干细胞治疗是否成功的关键因素也是决定性因素。
干细胞的增殖与分化受心肌组织中细胞因子、整合蛋白、细胞外基质、细胞间相互作用等心肌微环境的调控。
心肌梗死后氧化应激反应及炎症反应增加,有氧代谢抑制,代谢物质堆积,炎性介质增多,使梗死区心肌组织的pH值下降,渗透压升高,其细胞外基质降解,大量中性粒细胞及单核细胞浸润,白介素-1β及白介素-6等炎性因子大量增加[3],从而导致心肌组织中微环境发生改变。
大量学者研究证明心肌梗死后,将干细胞移植到受损心肌组织中,移植的干细胞很快就程序性细胞死亡或坏死,即使有存活的干细胞也是极少量不能达到改善心脏功能的作用,因此研究心肌组织中微环境对心肌干细胞的相关调控,促进移植干细胞的迁移、生存和向心肌细胞定向分化具有重大意义。
3.1 心肌干细胞与干细胞因子干细胞因子(stem cell factor,SCF),是c-kit+心肌干细胞c-kit受体的相应配体即KIT配体。
在配体的刺激作用下,c-kit受体发生二聚化,激活内源性酪氨酸激酶,并发生自身磷酸化,SCF/c-kit 信号途径参与了干/祖细胞的增殖、分化、生存以及迁移。
郭峻莉[4]通过建立大鼠缺血-再灌注损伤模型研究缺血-再灌注损伤模型中SCF表达的变化及SCF与心肌干细胞的关系,RT-PCR及免疫组化结果显示缺血-再灌注组大鼠中SCF的表达从再灌注的第3天起显著高于假手术组,通过冰冻切片进行抗BrdU的免疫荧光染色显示,大鼠心肌缺血-再灌注损伤后,心肌干细胞在缺血区域的聚集随时间延长而呈现出上升趋势,于再灌注3 d后的聚集具有显著的统计学意义,该实验提示缺血-再灌注损伤通过激活核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号使SCF的表达量显著上调,进而诱导心肌干细胞归巢至损伤心肌区域并且可能分化为心肌细胞,从而发挥受损心肌修复的作用并改善心功能。
况东[5]建立大鼠心肌梗死模型后,通过免疫组织化学及Western 免疫印记检测心肌组织中梗死灶及其梗死灶周围SCF蛋白的表达情况,显示梗死灶周围组织中SCF蛋白表达明显升高,采用逆转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)方法检测梗死灶及其梗死灶周围SCF mRNA 的表达水平,显示与假手术组相比,梗死灶周围SCF的mRNA 表达明显增强,免疫荧光染色结果显示,心肌梗死后移植的BrdU 标记的心肌干细胞迁移至梗死灶周围,梗死灶周围BrdU 标记的心肌干细胞数目增多,可见有肌钙蛋白I(troponin I)的表达,提示迁移到梗死灶周围的心肌干细胞向心肌细胞的分化。
Guo等[6]研究表明,SCF通过激活PI3K/AktMMP-2/-9信号途径介导c-kit+心肌干细胞的迁移。
3.2 心肌干细胞与粒细胞集落刺激因子粒细胞集落刺激因子(G-CSF),是一个相对分子质量为19.6 kD(≈1.96×104)的糖蛋白,主要由造血细胞产生。
其他细胞如成纤维细胞、内皮细胞、骨髓间质细胞等在适当刺激下也可以产生G-CSF。
研究发现在心肌梗死中,G-CSF增强了STAT3通路的活动及增多Bcl2的表达从而阻止心肌程序性细胞死亡及左心室重建,JAK2/STAT3是G-CSF保护心肌的主要信号途径,但G-CSF在心肌的保护中还有Akt/NOS信号途径[7]。
G-CSF相应的受体及配体在胚胎心脏中表达极为丰富,有研究者观察了G-CSF对猴胚胎细胞及人类诱导多能干细胞的生长和分化的影响,发现G-CSF可增加胚胎心肌干细胞的百分数并在随后的心肌细胞分化中起到作用,G-CSF在胚胎干细胞及诱导多能干细胞产生初期心肌细胞上扮演潜在的重要角色,G-CSF能增加骨髓干细胞在心肌中的归巢并促进分化为心肌细胞,G-CSF还能增加心脏中Sca-1+心肌干细胞的数量[8]。
Zaruba等[9]的实验发现心肌梗死小鼠在G-CSF与DPP Ⅳ抑制剂二异丙醇胺联合治疗7 d后,梗死面积和心肌细胞数量都显著改善,超声心动图分析显示心脏功能的恢复与干细胞归巢和心肌细胞周期的激活有关,G-CSF与DPP Ⅳ抑制剂增强了心肌梗死后的心肌再生。
这些研究均提示G-CSF具有促进心肌干细胞迁移及向心肌细胞定向分化的作用。
3.3 心肌干细胞与胰岛素样生长因子及肝细胞样生长因子胰岛素样生长因子(IGF-1)是生长激素依赖的碱性多肽,由70个氨基酸组成,其结构与胰岛素前体高度同源,人体中的IGF-1主要由肝细胞合成和分泌。
IGF-1具有促进细胞生长与分化、降血糖和促进蛋白质合成等功能[10] 。
Linke等[11]观察到,在梗死心肌内注射IGF-1后心肌干细胞的存活率显著提高。
肝细胞样生长因子(HGF)是一种肝脏间充质合成和分泌的多功能细胞生长因子,由728个氨基酸组成,HGF的结构和生物学活性不具有种属特异性,HGF的受体c-Met不仅在正常上皮细胞和心肌细胞中表达,而且在包括心肌干细胞在内的多种成体干细胞表达,HGF不仅能调节细胞的有丝分裂、生长及运动,而且具有抗程序性细胞死亡的特性。
Urbanek等[10]将HGF注射到大鼠的梗死心脏内,观察到周边的心肌干细胞和早期心肌提交细胞迁移入坏死心肌组织,并能在坏死区域内存活与生长。
Madonna等[12]表明HGF/Met系统通过PI3K和ERK信号途径促进心肌干细胞向心肌梗死周围迁移,提高干细胞迁移后的存活率,并且诱导干细胞向心肌细胞定向分化,HGF/Met基因治疗促进心脏的再生能力。
Ellison等[13]通过将IGF和HGF注入心肌梗死模型猪的冠状动脉内,发现IGF与HGF通过激活心脏中的心肌干细胞向心肌梗死处迁移,减少了心脏重构,诱导了心肌再生,提高了心室的功能。
Wang等[14]通过冠状动脉向心肌梗死小鼠模型分别注射HGF+IGF+Sca-1+/CD31细胞与Sca-1+/CD31细胞,发现注射HGF+IGF+Sca-1+/CD31组较注射Sca-1+/CD31细胞组心脏再生明显,HGF+IGF能够对干细胞向心肌梗死部位迁移起辅助作用,通过刺激移植干细胞和心肌干细胞提高其存活率。
IGF与HGF两种生长因子能够促进心肌干细胞向心肌细胞受损部位迁移,提高心肌干细胞的存活率,促进其向心肌细胞分化。
3.4 心肌干细胞与骨形态发生蛋白-2骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)是一种多功能信号分子,它属于转化生长因子超家族成员,能够参与调节多种细胞的生长、分化和程序性细胞死亡。
近年来的研究发现,BMPs参与调节某些心脏转录因子的表达,对心肌干细胞的定向分化起重要作用,其中BMP-2的诱导活性最高[15]。
BMP-2对胚胎发育至关重要,BMP-2不足的小鼠是不能存活的,BMP-2能够调节心脏的正常发育,在敲除BMP-2基因的小鼠中心脏不发育或者发育得很差[16-17]。