细胞移植治疗心肌梗塞的研究进展
作者：张浩
单位：100037 北京市,中国医科学院 中国协和医科大学 心血管病研究所 阜外心血管病医院 辅助循瓣膜研究室
关键词：心肌梗塞；成肌细胞；心肌细胞；细胞移植
中国循环杂志000338 张浩综述 胡盛寿审校
摘要 成熟个体的心肌细胞不可再生，一旦受损只能由疤痕组织代替。心肌梗塞后残留心肌数量大量减少及继发心室重构是冠心病患者终末期心力衰竭的主要原因。成肌细胞、心肌细胞、直至平滑肌细胞被陆续移植入心脏，发现其均可存活并有助于提高心功能。但目前用细胞移植来提高有效心肌细胞数量的方法尚处于实验室研究阶段。
中图分类号:R542.2+2 文献标识码:A
, 百拇医药 文章编号:1000-3614(2000)03-0188-02
在成熟个体中，心肌属于最终分化细胞，一旦损伤只能由疤痕组织代替。目前对于心肌梗塞治疗方法包括溶栓、冠状动脉旁路移植术等也只能恢复再灌注，而不能修复或逆转已坏死的心肌。残留心肌只能肥厚使心室重构进而发展为心力衰竭。心肌梗塞后存活心肌数量下降而导致最终的心功能不全已成为心肌梗塞患者死亡主要原因。如何提高梗塞区内心肌细胞数量已成为一个重要的课题。
1 骨骼肌成肌细胞移植
在骨骼肌中存在成肌细胞，一旦肌肉受损便激活分化融合成骨骼肌细胞。Koh等[1]从小鼠腿部肌肉中提取出成肌细胞并将其注入同源小鼠心脏，发现3个月后仍存活，并表达出成熟骨骼肌才具有的肌小管、肌凝蛋白重链等。Chiu等[2]从犬自身胫前肌提取出成肌细胞，然后注入心肌梗塞区进行自体移植。在疤痕区内成肌细胞也能存活，并发现一些细胞向心肌细胞转化。Atkins等[3]将成肌细胞植入兔心肌梗塞模型，发现疤痕区内产生了两种不同的细胞群。其一是分化的骨骼肌细胞；其二是在疤痕区周围发现了较多的未成熟心肌细胞。作者推测是否位于周边受到周围正常心肌更多的刺激而趋于向心肌分化。但此推测仍需有效的标识物来确认。Murry等[4]对移植后成肌细胞的特性进行了细致研究。他发现移植后两周细胞便发育为成熟的骨骼肌细胞。随着心脏应力作用，细胞排成直线并拉长增厚，并且骨骼肌快肌纤维向心肌慢肌纤维转化。在电镜下始终未发现有闰盘连系，但发现在分化成熟的肌细胞周围又生成了新的成肌细胞。离体的移植细胞具有收缩兴奋性，但不具备心肌所特有的长不应期和同步收缩能力；将此细胞置于模拟心脏工作的电刺激环境下，短期适应后也能较长时间收缩工作。
, 百拇医药
成肌细胞移植被称为细胞性心肌成形术(cellular cardiomyoplasty)。它具有的优点便是可自体移植无须免疫抑制。同时，分化的骨骼肌细胞更能耐受缺氧且携带有新的成肌细胞，一旦受损可再生修复，所以，骨骼肌成肌细胞移植有一定的优越性。由以上实验也可看出，在心脏的“环境影响分化”(milieu-influenced differentiation)作用下，成肌细胞将趋向于向心肌细胞分化并适应心脏工作环境。但是，骨骼肌细胞相互之间不能同步收缩，与心肌细胞相比终究有着不同的电生理特性，存在心律失常可能。
2 心肌细胞移植
Soonpaa等[5]首次将小鼠胎心细胞移植成功，发现细胞完全分化成熟，并与邻近宿主细胞产生明确的闰盘联系。之后，Leora等[6]在大鼠心肌梗塞疤痕区内分别植入人类与大鼠胎心细胞，发现均可存活但仍保持胎心表型未近一步分化。Li等[7]在预试验中先把提取的胎心细胞植入成年大鼠的皮下组织，用它来摸拟疤痕环境观察细胞生长情况。首先，细胞增长肥厚趋向于心肌样分化。3周后切开皮下，移植组织自发有节律的收缩清晰可辨。之后将细胞植入心肌梗塞区，他发现移植细胞分化为心肌组织并形成缝隙联接，同时移植组疤痕面积减少心功能提高。Reinecke等[8]对移植入心脏疤痕区的心肌细胞长期的生物学行为做了研究后指出移植细胞确能发育为新的成熟的心肌细胞，并与宿主细胞形成闰盘联系。
, 百拇医药
虽然，使用胎儿和新生儿心肌细胞进行移植已初见成效，但毕竟受供体来源的限制。如果能在培养时激活成熟细胞并能移植成功，那么将来仅需通过介入做心内膜活检便可获得自体的移植源。心肌细胞移植面临的第二难题便是免疫排斥与抑制剂的应用。使用未成熟的心肌细胞进行同种异体移植必然带来了免疫排斥反应。即使在使用抑制剂的情况下，移植后仍有淋巴细胞介导的慢性免疫排斥反应存在，致使移植区面积缩小。所以，排斥反应的存在使心肌细胞移植的长期疗效值得怀疑。这就促使进行自体心肌细胞移植的尝试。
3 平滑肌细胞移植
Li等[9]首先将大鼠胚胎平滑肌细胞植入大鼠心肌梗塞区。他发现平滑肌细胞不仅能在疤痕区内存活而且大大刺激了血管生成；随着平滑肌增生，疤痕区室壁增厚更有弹性，从而限制了室壁的被动扩张，使其各项心功能指标均优于对照组。在骨骼肌成肌细胞移植过程中，不仅提取培养过程复杂，而且最终获得的细胞数目低下。而平滑肌组织易于获取和培养，只需通过腹腔镜检便可从阑尾或子宫获得足够的细胞数，无疑平滑肌细胞很有希望成为未来自体移植的重要来源。目前尚未证实成熟个体的平滑肌细胞能否在疤痕区内生长，而且这毕竟不太符合心脏生理要求。所以对其移植的可行性需进一步的实验证实。
, 百拇医药
关于细胞移植提高心功能的机制目前尚未明确。一般认为有以下3点：①注入的细胞使心室壁富有弹性从而限制了心室扩张与梗塞区扩大；②移植细胞分泌生长因子，增加了心收缩力，促进侧枝循环形成，因为所有试验中都观察到移植区内大量新生血管形成；③移植细胞直接参与收缩改善心功能。前两项是最重要的机制。
目前有关细胞移植的方法均处于实验室阶段，还面临诸多挑战。比如就实验设计而言，近年来多采用液氮棒冷冻损伤心肌产生疤痕组织来作为动物模型，这与临床上真正的心肌梗塞存在着较大差距。毕竟，细胞移植治疗心肌梗塞有着美好的前景，随着研究深入，它或许能成为一项能从根本上改变心肌梗塞预后的治疗方法。
张浩(1973-)男,住院医师,硕士研究生,主要从事瓣膜研究
参考文献
1，Koh GY,Klug MG,Soonpaa MH,et al.Differentiation and long-term survival of C2C12 myoblast grafts in heart.J Clin Invest,1993,92：1548—1554.
, 百拇医药
2，Chiu RCJ,Zibaitis A,Kao RL,et al.Cellular cardiomyoplasty:myocardial regeneration with satellite cell implantation.Ann Thorac Surg,1995,60：12—18.
3，Atkins BZ,Lewis CW,Kraus WE,et al.Intracardiac transplantation of skeletal myoblasts yields two populations of striated cells in situ Ann Thorac Surg,1999,67：124—129.
4，Murry CE,Wiseman RW,Schwartz SM,et al.Skeletal myoblast transplantation for repair of myocardial necrosis.J Clin Invest,1996,98：2512—2523.
, 百拇医药
5，Soonpaa MH,Koh GY,Klug MG,et al.Formation of nascent intercalated disks between grafted fetal cardiomyocytes and host myocardium.Science,1994,264：98—101.
6，Leora J,Patterson M,Quinones MJ,et al.Transplantation of fetal myocardial tissue into the infarcted myocardium of rat:a potential method for repair of infarcted myocardium.Circulation,1996,94：SII332—SII336.
7，Li RK,Jia ZQ,Weisel RD,et al.Cardiomyocytes transplantation improves heart function.Ann Thorac Surg,1996,62：654—661.
, 百拇医药
8，Reinecke H,Zhang M,Bartosek T,et al.Survival,integration,and differentiation of cardiomyocyte grafts:a study in normal and injured rat hearts.Circulation,1999,100：193—202
9，Li RK,Jia ZQ,Weisel RD,et al.Smooth muscle cell transplantation into myocardial scar tissue improves heart function.J Mol Cell Cardiol,1999,31：513—522.
1999-11-12
2000-01-31, 百拇医药
单位：100037 北京市,中国医科学院 中国协和医科大学 心血管病研究所 阜外心血管病医院 辅助循瓣膜研究室
关键词：心肌梗塞；成肌细胞；心肌细胞；细胞移植
中国循环杂志000338 张浩综述 胡盛寿审校
摘要 成熟个体的心肌细胞不可再生，一旦受损只能由疤痕组织代替。心肌梗塞后残留心肌数量大量减少及继发心室重构是冠心病患者终末期心力衰竭的主要原因。成肌细胞、心肌细胞、直至平滑肌细胞被陆续移植入心脏，发现其均可存活并有助于提高心功能。但目前用细胞移植来提高有效心肌细胞数量的方法尚处于实验室研究阶段。
中图分类号:R542.2+2 文献标识码:A
, 百拇医药 文章编号:1000-3614(2000)03-0188-02
在成熟个体中，心肌属于最终分化细胞，一旦损伤只能由疤痕组织代替。目前对于心肌梗塞治疗方法包括溶栓、冠状动脉旁路移植术等也只能恢复再灌注，而不能修复或逆转已坏死的心肌。残留心肌只能肥厚使心室重构进而发展为心力衰竭。心肌梗塞后存活心肌数量下降而导致最终的心功能不全已成为心肌梗塞患者死亡主要原因。如何提高梗塞区内心肌细胞数量已成为一个重要的课题。
1 骨骼肌成肌细胞移植
在骨骼肌中存在成肌细胞，一旦肌肉受损便激活分化融合成骨骼肌细胞。Koh等[1]从小鼠腿部肌肉中提取出成肌细胞并将其注入同源小鼠心脏，发现3个月后仍存活，并表达出成熟骨骼肌才具有的肌小管、肌凝蛋白重链等。Chiu等[2]从犬自身胫前肌提取出成肌细胞，然后注入心肌梗塞区进行自体移植。在疤痕区内成肌细胞也能存活，并发现一些细胞向心肌细胞转化。Atkins等[3]将成肌细胞植入兔心肌梗塞模型，发现疤痕区内产生了两种不同的细胞群。其一是分化的骨骼肌细胞；其二是在疤痕区周围发现了较多的未成熟心肌细胞。作者推测是否位于周边受到周围正常心肌更多的刺激而趋于向心肌分化。但此推测仍需有效的标识物来确认。Murry等[4]对移植后成肌细胞的特性进行了细致研究。他发现移植后两周细胞便发育为成熟的骨骼肌细胞。随着心脏应力作用，细胞排成直线并拉长增厚，并且骨骼肌快肌纤维向心肌慢肌纤维转化。在电镜下始终未发现有闰盘连系，但发现在分化成熟的肌细胞周围又生成了新的成肌细胞。离体的移植细胞具有收缩兴奋性，但不具备心肌所特有的长不应期和同步收缩能力；将此细胞置于模拟心脏工作的电刺激环境下，短期适应后也能较长时间收缩工作。
, 百拇医药
成肌细胞移植被称为细胞性心肌成形术(cellular cardiomyoplasty)。它具有的优点便是可自体移植无须免疫抑制。同时，分化的骨骼肌细胞更能耐受缺氧且携带有新的成肌细胞，一旦受损可再生修复，所以，骨骼肌成肌细胞移植有一定的优越性。由以上实验也可看出，在心脏的“环境影响分化”(milieu-influenced differentiation)作用下，成肌细胞将趋向于向心肌细胞分化并适应心脏工作环境。但是，骨骼肌细胞相互之间不能同步收缩，与心肌细胞相比终究有着不同的电生理特性，存在心律失常可能。
2 心肌细胞移植
Soonpaa等[5]首次将小鼠胎心细胞移植成功，发现细胞完全分化成熟，并与邻近宿主细胞产生明确的闰盘联系。之后，Leora等[6]在大鼠心肌梗塞疤痕区内分别植入人类与大鼠胎心细胞，发现均可存活但仍保持胎心表型未近一步分化。Li等[7]在预试验中先把提取的胎心细胞植入成年大鼠的皮下组织，用它来摸拟疤痕环境观察细胞生长情况。首先，细胞增长肥厚趋向于心肌样分化。3周后切开皮下，移植组织自发有节律的收缩清晰可辨。之后将细胞植入心肌梗塞区，他发现移植细胞分化为心肌组织并形成缝隙联接，同时移植组疤痕面积减少心功能提高。Reinecke等[8]对移植入心脏疤痕区的心肌细胞长期的生物学行为做了研究后指出移植细胞确能发育为新的成熟的心肌细胞，并与宿主细胞形成闰盘联系。
, 百拇医药
虽然，使用胎儿和新生儿心肌细胞进行移植已初见成效，但毕竟受供体来源的限制。如果能在培养时激活成熟细胞并能移植成功，那么将来仅需通过介入做心内膜活检便可获得自体的移植源。心肌细胞移植面临的第二难题便是免疫排斥与抑制剂的应用。使用未成熟的心肌细胞进行同种异体移植必然带来了免疫排斥反应。即使在使用抑制剂的情况下，移植后仍有淋巴细胞介导的慢性免疫排斥反应存在，致使移植区面积缩小。所以，排斥反应的存在使心肌细胞移植的长期疗效值得怀疑。这就促使进行自体心肌细胞移植的尝试。
3 平滑肌细胞移植
Li等[9]首先将大鼠胚胎平滑肌细胞植入大鼠心肌梗塞区。他发现平滑肌细胞不仅能在疤痕区内存活而且大大刺激了血管生成；随着平滑肌增生，疤痕区室壁增厚更有弹性，从而限制了室壁的被动扩张，使其各项心功能指标均优于对照组。在骨骼肌成肌细胞移植过程中，不仅提取培养过程复杂，而且最终获得的细胞数目低下。而平滑肌组织易于获取和培养，只需通过腹腔镜检便可从阑尾或子宫获得足够的细胞数，无疑平滑肌细胞很有希望成为未来自体移植的重要来源。目前尚未证实成熟个体的平滑肌细胞能否在疤痕区内生长，而且这毕竟不太符合心脏生理要求。所以对其移植的可行性需进一步的实验证实。
, 百拇医药
关于细胞移植提高心功能的机制目前尚未明确。一般认为有以下3点：①注入的细胞使心室壁富有弹性从而限制了心室扩张与梗塞区扩大；②移植细胞分泌生长因子，增加了心收缩力，促进侧枝循环形成，因为所有试验中都观察到移植区内大量新生血管形成；③移植细胞直接参与收缩改善心功能。前两项是最重要的机制。
目前有关细胞移植的方法均处于实验室阶段，还面临诸多挑战。比如就实验设计而言，近年来多采用液氮棒冷冻损伤心肌产生疤痕组织来作为动物模型，这与临床上真正的心肌梗塞存在着较大差距。毕竟，细胞移植治疗心肌梗塞有着美好的前景，随着研究深入，它或许能成为一项能从根本上改变心肌梗塞预后的治疗方法。
张浩(1973-)男,住院医师,硕士研究生,主要从事瓣膜研究
参考文献
1，Koh GY,Klug MG,Soonpaa MH,et al.Differentiation and long-term survival of C2C12 myoblast grafts in heart.J Clin Invest,1993,92：1548—1554.
, 百拇医药
2，Chiu RCJ,Zibaitis A,Kao RL,et al.Cellular cardiomyoplasty:myocardial regeneration with satellite cell implantation.Ann Thorac Surg,1995,60：12—18.
3，Atkins BZ,Lewis CW,Kraus WE,et al.Intracardiac transplantation of skeletal myoblasts yields two populations of striated cells in situ Ann Thorac Surg,1999,67：124—129.
4，Murry CE,Wiseman RW,Schwartz SM,et al.Skeletal myoblast transplantation for repair of myocardial necrosis.J Clin Invest,1996,98：2512—2523.
, 百拇医药
5，Soonpaa MH,Koh GY,Klug MG,et al.Formation of nascent intercalated disks between grafted fetal cardiomyocytes and host myocardium.Science,1994,264：98—101.
6，Leora J,Patterson M,Quinones MJ,et al.Transplantation of fetal myocardial tissue into the infarcted myocardium of rat:a potential method for repair of infarcted myocardium.Circulation,1996,94：SII332—SII336.
7，Li RK,Jia ZQ,Weisel RD,et al.Cardiomyocytes transplantation improves heart function.Ann Thorac Surg,1996,62：654—661.
, 百拇医药
8，Reinecke H,Zhang M,Bartosek T,et al.Survival,integration,and differentiation of cardiomyocyte grafts:a study in normal and injured rat hearts.Circulation,1999,100：193—202
9，Li RK,Jia ZQ,Weisel RD,et al.Smooth muscle cell transplantation into myocardial scar tissue improves heart function.J Mol Cell Cardiol,1999,31：513—522.
1999-11-12
2000-01-31, 百拇医药