急性心梗（AMI）是心内科最常见的急危重症，冠状动脉粥样硬化是其主要病因。除此之外，冠脉痉挛也是导致AMI的一种病因。
急性心肌梗死是在冠状动脉粥样硬化病变的基础上，因冠脉管腔内血栓形成，造成急性冠脉闭塞，相应心肌细胞供血中断，导致心肌细胞严重而持久的急性缺血性坏死。
以往认为成熟的心肌细胞缺乏再生能力，心肌梗死发生后，梗死区心肌只能通过纤维增生，由无收缩功能的疤痕组织代替。因而即使恢复或重建血运通路，也不能从根本上修复坏死心肌组织，最终会导致心脏衰竭。
干细胞能分化为心肌细胞、血管内皮细胞、平滑肌细胞及多种细胞因子等。因此，通过干细胞移植阻止心脏衰竭的恶化进程甚至去恢复心肌损伤患者的心功能，给心肌梗死的治疗开辟了一个崭新的前景。
干细胞的作用机制
1、干细胞分化成心肌细胞
研究表明,骨髓间充质干细胞（BMCs）可形成肌钙蛋白Ⅰ和肌球蛋白重链染色阳性的肌小管;体内研究中,将BMCs移植到冷损伤性心脏痕组织中,8周后检测也可见心肌样肌细胞,肌球蛋白重链和肌钙蛋白Ⅰ染色阳性,心脏功能较前显著改善
利用qPCR技术分析体外培养基cTnT和MYH6基因表达水平,结果发现实验组cTnTmRNA水平高于对照组,MYH6mRNA的表达在干细胞分化过程中也被强烈诱导并采用流式细胞术分析心源性分化标记物,结果显示心肌细胞标记信号调节蛋白α和缝隙连接蛋白43(Cx43)的表达水平高于对照组,表明间充质干细胞能分化为功能性心肌细胞样细胞
2干细胞旁分泌机制产生多种细胞因子
研究发现BMCs无论是在缺氧还是常氧条件下均能明显抑制成龄大鼠心肌细胞的凋亡,同时增加梗死后心肌微血管的密度,缩小纤维瘢痕的面积,明显提高心脏的功能他们收集BMCs的培养液做ELISA和Westernbloting分析,发现BMCs产生了多种细胞因子(包括VEGFIL-6PDGFIGF-1),其中一些在缺氧的条件下是明显增加的研究表明BMCs产生的细胞因子增强了心肌细胞对抗缺血损伤的能力,诱导了血管的新生,抑制了梗死心脏的重构,这对干细胞移植治疗心肌梗死意义重大
研究者对心肌梗死小鼠进行自体MSCs移植,2个月后发现小鼠梗死区毛细血管密度增高,VEGF表达明显升高,心肌细胞凋亡减少,心功能明显改善其可能机制为MSCs在损伤区域可以自身分泌和上调周边细胞表达多种细胞活性因子;MSCs自我更新能力能维持长期的血管再生状态
3、干细胞减少炎症因子
研究者将小鼠左前降支阻断45分钟,在心肌梗死后24h,实验组静脉注射2×MSCs,对照组注射生理盐水,每组各16只,21天后,发现MSCs组明显降低心脏和脾脏的自然杀伤细胞和心脏的中性粒细胞研究发现心肌梗死前24小时特异性自然杀伤细胞耗竭可改善梗死面积左心室射血分数左室重构及减少心脏中性粒细胞这表明MSCs通过全身抗炎作用改善急性心肌梗死的左心功能障碍
4、干细胞外泌体发挥重要作用
干细胞分泌的胞外小泡有刺激血管生成,保护细胞,调节细胞凋亡的作用研究者从人类诱导的多能干细胞源性心肌细胞(hiPSC-CM)培养基中分离出分泌颗粒,并用射透电镜纳米粒子追踪分析免疫印迹证实了分泌颗粒的大小和形态与外泌体一致此外,在研究外泌体对牛主动脉内皮细胞(BAEC)的管壁形成伤口愈合和细胞增殖的影响时发现,与对照组(NO-Exosomes)相比,μg·mL-1CM-ES处理的BAEC在管壁形成伤口愈合和细胞增殖方面均有显著提高
结果表明,从hiPSC-CM中分离出的Exosomes能促进血管内皮细胞生成和细胞增殖该研究表明了干细胞移植治疗心肌梗死新的作用机制,为疾病的治疗提供了新的理论基础
相关临床研究
KIM等[1]进行的一项随机对照临床试验,将26例急性ST段抬高型心肌梗死PCI术后患者分为骨髓间充质干细胞(BMSC)组(n=14)和对照组(n=12),对照组在梗死后给予常规治疗,BMSC组在PCI术后1个月冠状动脉内注射自体骨髓间充质干细胞,并给予常规治疗观察左室射血分数(LVEF)从基线到随访4个月后的变化通过SPECT测定,BM-MSC组LVEF较对照组明显增加通过超声心动图测定,随访4个月时LVEF增加幅度细胞组显著高于对照组[(9.0±4.7)%比(5.3±2.6)%,P=0.]在整个研究过程中,细胞移植并未增加不良临床事件支架内再狭窄或心律失常风险
LI等[2]进行了一项80例患者参与的随机对照试验,在成功完成再灌注治疗后1个月,经冠状动脉注入骨髓间充质干细胞至梗死相关动脉,随访6个月后发现,骨髓间充质干细胞组LVEF的改善幅度明显大于对照组[(5.9±8.5)%比(1.6±7.0)%,P=0.],在治疗过程中,未发现干细胞治疗相关毒性,随访期间无明显不良心血管事件发生可见,冠状动脉内灌注骨髓间充质干细胞是安全有效的
总结
尽管目前治疗急性心肌梗死的手段多样,但AMI的预后欠佳,病死率仍然居高不下,是心血管领域亟需攻克的一大难题
目前已有大量临床研究证实干细胞移植对于AMI的治疗有一定的疗效,但由于干细胞具有移植后分化率低,干细胞作用机制并不明确等问题,使得该技术并未应用于临床但我们相信干细胞在心肌梗死治疗领域的积极作用,并且预计该领域的迅速进展和生物技术的进步将解决这些问题,期待干细胞移植为心肌梗死的治疗开辟一条新“通路”