增強心臟干細胞療法效果的方法和技術(shù)問題*

劉勇（1.自貢市第三人民醫(yī)院，四川643020；2.成都中醫(yī)藥大學(xué)臨床學(xué)院，四川成都610075；3.四川理工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，四川自貢643000；4.西南醫(yī)科大學(xué)，四川瀘州643020）

近年來，全世界數(shù)以千計的急、慢性心肌梗死和心力衰竭患者接受了干細胞療法（stem cell therapy）的治療，取得了初步臨床效果。由于存在療效差異和致心律失常問題，促進了進一步增強和改進干細胞療法的技術(shù)和方法策略的研究。比如，篩選不同干細胞亞型，探索不同的干細胞釋放途經(jīng)和方法，改善干細胞活性，增強干細胞在病灶中的定植，提高存活率和繁殖力形成新的有功能的心肌細胞組織，改善心肌再生能力等方法。

1 不斷篩選干細胞亞型

自2000年以來，使用最初、最多的細胞亞型為骨髓單核細胞（BMCs），采用球囊導(dǎo)管釋放到冠狀動脈，起到了增加心臟射血分?jǐn)?shù)（EF）和減少心室擴張的作用[1]，后來為了不斷研究更好療效的細胞亞型[2?5]，又選擇了骨髓CD133+細胞、骨髓多能造血干細胞CD34+、間充質(zhì)干細胞、脂肪組織來源細胞、心肌干細胞（C?Kit+）的研究和應(yīng)用，直到近年來正在熱門研究胚胎干細胞及其他各種體細胞來源的誘導(dǎo)多能干細胞等[2，5]，不僅篩選不同類型細胞，還進行優(yōu)化使用以增強療效是近年干細胞療法的兩大策略。

由此可見，干細胞就相當(dāng)于在壞死心肌組織的“土壤”中能夠定植、生長、繁殖成新的心肌細胞群落的“種子”，如果能夠生“肌”一派全部補滿病變壞死的心肌，則無異于給心肌一片新的“綠洲”，重構(gòu)其結(jié)構(gòu)和功能。因此，不斷發(fā)現(xiàn)、培育、篩選、修飾優(yōu)良的干細胞“種子”是干細胞療法的一項最重要課題之一。目前的研究工作還是初步的，雖然已能看出骨髓多能干細胞可能是療效好、致心律失常作用小的優(yōu)良“種子”之一的預(yù)兆，但仍需擴大病例繼續(xù)進行前瞻性研究，并且比較多種來源干細胞的特點，擴大到其他臟器病變后的使用，也許將來要出現(xiàn)廣譜“種子”與“種子?土壤”匹配對應(yīng)特異性窄譜“種子”應(yīng)用相互輝映的局面。

2 不斷研究改善干細胞“種子”功能活性的措施

研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭、冠心病和糖尿病老年患者的骨髓或循環(huán)祖細胞、胚胎祖細胞等細胞的數(shù)量、功能、新生血管能力均有下降，顯然不利于自體干細胞療法的實施，也較難獲滿意的效果，而上述患者恰好是干細胞療法的適宜對象，研究發(fā)現(xiàn)這些患者體內(nèi)一氧化氮（NO）生物活性下降[6]，這是干細胞數(shù)量和功能下降的重要環(huán)節(jié)。已有研究報道，羥甲基戊二酰輔酶A還原酶抑制劑（HMG?COA）和他汀類藥物治療能夠提高患者的NO合成酶活性，從而改變其干細胞功能[7?8]。此外，他汀類藥物還能夠刺激患者胚胎干細胞（EPCs）和造血干細胞的增加，并加強其定植及生存能力，使用他汀類預(yù)處理后的EPCs的血管生成能力也得到提高，這些原理在肌營養(yǎng)不良性疾病和動物實驗等多種疾病的干細胞治療中均得到證實[9?10]。

此外，可能增強內(nèi)皮NO合成酶表達和活性的途徑有：過氧化物酶增生激動受體激動劑、雌激素[11]。干細胞老化的治療措施有：他汀類藥物增強細胞端粒重復(fù)捆綁因子2的表達，從而改善其功能；生長激素和胰島素樣生長因子1（IGF?1）也能改善干細胞功能[12]。

因此，在采取患者干細胞前，可以爭取上述藥物或細胞因子加以一定時期的預(yù)處理或治療，以回歸或改善“種子”的活性和功能，取得干細胞移植療法的較好療效。

3 增強干細胞在“土壤”中的定植、生存和銜接能力的措施

干細胞“種子”通過冠狀動脈注入后需要經(jīng)過外滲、移行、黏附、種植、存活、分布或固位、排列、功能整合等一系列過程才能完成在靶組織中生長，從而發(fā)揮功能。近年研究發(fā)現(xiàn)，干細胞療法的低定植率、低固位率和低生存率是較普遍的現(xiàn)象，就連直接注射入心肌靶組織的方式，雖然很好解決了外滲、種植問題，但存活和長期銜接仍難以達到滿意效果[13]。

目前，解決干細胞定植和固位、存活、銜接在靶組織較難現(xiàn)象的策略需從兩方面著手：一方面是對“種子”細胞進行刺激黏附、遷移、存活和分化能力預(yù)處理，另一方面就是對接受“種子”細胞的靶組織進行更適宜祖細胞聚集、存活、銜接、繁殖的“環(huán)境”預(yù)處理。

人體內(nèi)吸附細胞黏附的因子主要是整合素（integ?rins）和選擇素（selectins），且已經(jīng)證明在祖細胞聚集過程中起作用，也能有效加強祖細胞向靶組織的黏附定居[14?15]。同時，還可能通過先體外再體內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的細胞工程使間充質(zhì)細胞（MSCs）先轉(zhuǎn)換成E/L選擇素配體增強其定植能力后再釋放入體內(nèi)進行治療[16]，以及用生物材料膠原結(jié)合L?選擇素后也可增強細胞運動、定植、血管再生能力[17]；同樣，研究應(yīng)用整合素激活抗體先在體外與胚胎祖細胞（EPCs）預(yù)先激活，可以增強其在缺血組織中的定植、新生血管形成能力[18]。而靶組織的預(yù)處理措施即為增強“種子”聚集、存活、銜接、血管生成機會的方法，主要是加強對組織趨化因子（如SDF?1、基質(zhì)因子 1及其受體 CxCR4）、細胞因子[如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF），白細胞介素 1（IL?1）、IL?8等]、生長因子[如 IGF?1、IGF、成纖維細胞生長因子、肝細胞生長因子（HGF）等]和抗凋亡激酶等的適度表達和激活或平衡，借以更有力地聚集、成活更多的“種子”細胞，達到滿意效果，相當(dāng)于當(dāng)代社會某地區(qū)創(chuàng)造優(yōu)勢條件成功“招商引資”的效果。上述幾個方面從基礎(chǔ)研究、臨床前哨試驗和部分臨床研究均取得了令人信服的初步成就[19?25]，但未來還需要擴大前瞻研究，檢驗其有效性和安全性，才能進一步應(yīng)用于臨床。

4 小結(jié)和展望

細胞療法是近年來探索的新領(lǐng)域，已經(jīng)有了可喜的開端和成果，但其相關(guān)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)、基礎(chǔ)和臨床情況的復(fù)雜性遠遠超出了一個新藥、一項介入新技術(shù)、一臺新設(shè)備應(yīng)用的難度。比如，細胞來源、類型、特性及其改進、處理方法和技術(shù)，釋放（種植）方式和條件，人體免疫、炎癥的影響，靶組織微環(huán)境的特點和優(yōu)化，細胞黏附、聚集、存活、銜接環(huán)節(jié)的多因素影響，細胞成活后的再生繁殖能力究竟有多大，能否達到替代壞死或纖維化的靶組織的最佳期望？由此可見，還有許多課題有待研究。因此，細胞療法這個再生醫(yī)學(xué)的特殊、綜合領(lǐng)域需要基礎(chǔ)、臨床、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)及其他多學(xué)科的協(xié)同努力、各類專家密切合作和長期攻關(guān)，才能最終使細胞療法循證成熟起來，造福人類。

今后的思路還應(yīng)更加廣泛，不僅要解決自體的干細胞問題，還要建立異體公共干細胞庫、篩選干細胞的“良種”株，并加以商品化保存和應(yīng)用，對靶組織的處理還應(yīng)結(jié)合顯微外科技術(shù)、移植醫(yī)學(xué)技術(shù)、醫(yī)學(xué)搭橋技術(shù)的成果加以醞釀、出新。

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