王婷婷 周雪穎 劉黎青 朱 紅

(山東中醫(yī)藥大學，山東 濟南 250355)

骨髓間充質干細胞(BMSCs)又稱骨髓基質干細胞，是骨髓內(nèi)的一類非造血干細胞，它能夠分化為多種中胚層來源的間質細胞。心肌細胞不具備再生能力，故損傷的心肌細胞無法通過自身的增殖和分化來修復，心肌梗死、心衰、心肌重構等均為傳統(tǒng)醫(yī)學方法難以醫(yī)治的頑疾。近年研究發(fā)現(xiàn)，BMSCs在一定的誘導條件下，可以分化為心肌細胞。BMSCs具備易獲得性、多向分化性、快速增殖等特性，作為組織工程種子細胞移植治療肌肉壞死性疾病，已成為當今研究的熱點〔1〕。本文就BMSCs誘導分化為心肌細胞的國內(nèi)外最新研究進展做一綜述。

1 骨髓基質干細胞的生物學特性

BMSCs具有很強的自我更新、分化增殖和多向分化潛能的特點〔2〕。體外培養(yǎng)的BMSCs易于貼壁生長，細胞體積小，呈梭形和致密的放射狀排列，核漿比大。BMSCs具有極大的體外擴增能力，細胞可擴增15～70個倍增周期，即使連續(xù)多代培養(yǎng)，也不會喪失其正常的核型和端粒酶活性。BMSCs與骨髓造血干細胞明顯不同，前者具有獨特的表征，一般認為細胞表面蛋白如SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106、CD120、CD124、CD166呈陽性，而CD14、CD34、CD45造血譜系標記陰性，這成為鑒定BMSCs的依據(jù)。

2 骨髓基質干細胞誘導分化為心肌細胞的影響因素

2.1細胞因子類 研究發(fā)現(xiàn)〔3〕，堿性成纖維細胞生長因子可促進大鼠胚胎心肌細胞移植后的成活。在移植后一周，可見大鼠缺血心肌瘢痕區(qū)出現(xiàn)新生血管，局部心肌收縮功能明顯改善。血小板源性生長因子(PDGF)可顯著增強體外培養(yǎng)骨髓和臍血干細胞的增殖能力。將年輕人骨髓來源的內(nèi)皮前體細胞注入老年人心臟，能使衰老血管生成PDGF-B的功能得以恢復，從而改善患者的心功能。Xaymardan等〔4〕進一步研究認為PDGF-AB可促進成體骨髓干細胞向心肌細胞分化。

章培軍等〔5〕分離培養(yǎng)大鼠BMSCs,在第4代BMSCs中添加肝細胞生長因子(20 ng/ml)對其進行誘導分化，結果顯示，誘導后細胞呈梭形，排列方向漸趨一致，有肌管樣結構形成，TroponinT及Connexin43的表達呈陽性，并可見清晰的肌小節(jié)。

此外，胰島素樣生長因子也可以誘導BMSCs分化為心肌細胞。

2.2炎癥因子類 心肌營養(yǎng)素I(CT-1)是白細胞介素-6細胞因子家族的一員，最早發(fā)現(xiàn)其具有促進細胞肥大的作用，在先天性心臟病、心肌病、進行性心力衰竭和心肌梗死等病理過程中均有過度表達。彭朝權等〔6〕實驗研究發(fā)現(xiàn)，0.1 μg/L的CT-1能夠單獨在體外誘導西藏小型豬BMSCs轉化為心肌樣細胞，誘導后的細胞獲得部分心肌細胞特異性蛋白(α-actin、cTnT)的表達。

研究發(fā)現(xiàn)〔7〕，血管緊張素Ⅱ誘導后2周的傳代人骨髓間充質干細胞中，檢測到明確的GATA-4和Nkx2.5基因表達，而且表達強度在逐漸增加。作為心臟前體細胞的最早標志物，它們的表達表明了BMSCs經(jīng)誘導后向心臟前體細胞分化，而且其趨勢與向成熟心肌細胞分化的過程相符。同時檢測到cTnT的表達，更加證實了人骨髓基質干細胞在體外血管緊張素Ⅱ的誘導下可分化為心肌樣細胞。

此外，還有血管緊張素1、腎素等炎癥因子可誘導BMSCs的心肌樣分化。

2.3中藥類 目前發(fā)現(xiàn)的可使BMSCs心肌樣分化的中藥誘導劑〔8〕包括：皂苷類、黃芪及黃芪甲苷、丹酚酸B、淫羊藿苷、地黃低聚糖、川芎嗪等類，中藥復方誘導劑包括一些益氣活血方或者活血化瘀方，如雙丹方、復方丹參滴丸等。

2.4西藥類 組蛋白乙?；钦T導BMSCs向心肌樣細胞分化的機制之一，董亮等〔9〕取培養(yǎng)的第2代BMSCs，應用丁酸鈉誘導其向心肌樣細胞分化，結果表明加入丁酸鈉后組蛋白去乙?；富钚越档?，心肌細胞特異性蛋白連接蛋白43和肌鈣蛋白T的表達明顯增高，說明丁酸鈉能夠有效誘導BMSCs向心肌樣細胞分化，其機制可能與抑制組蛋白去乙?；富钚?，增強組蛋白的乙?；嘘P。

P53基因是一種抑癌基因，編碼的P53蛋白能誘導下游P21蛋白，P53-P21蛋白通路可以抑制干細胞的分化和增殖。燕學波等〔10〕發(fā)現(xiàn)，通過P53特異性抑制劑阻斷P53-P21蛋白通路，能夠有效誘導BMSCs分化為心肌樣細胞。

張東營等〔11〕研究發(fā)現(xiàn)，氯吡格雷可促進BMSCs向缺血損傷心肌組織的定向遷移，使更多的BMSCs發(fā)揮其相應作用，最大化的改善心功能；抑制BMSCs的凋亡，使其可發(fā)揮長期作用；協(xié)同BMSCs發(fā)揮抗炎作用。以上是氯吡格雷在BMSCs治療缺血性心肌病中的影響。

2.5物理因素 朱淑霞〔12〕研究發(fā)現(xiàn)，脈沖電磁場暴露可通過抑制細胞縫隙連接功能，引起Cx43的過磷酸化等作用，促進大鼠BMSCs增殖，并向心肌樣細胞分化。

鐘世根等〔13〕發(fā)現(xiàn)，脈沖超聲輻照微泡可促進BMSCs歸巢到心肌缺血部位，為缺血性心臟病的治療提供一種新的干細胞移植方式。

2.6其他 Blin等〔14〕用骨形態(tài)蛋白2誘導胚胎干細胞分化為表達OCT4、SSEA-1、MESP-1的心臟祖細胞，將其應用于非人靈長類動物模型的梗死心肌區(qū)后顯示移植的心臟祖細胞可以分化為心室肌細胞，并使20%的梗死瘢痕區(qū)域重建。

王海萍等〔15〕取大鼠BMSCs用催產(chǎn)素體外誘導，誘導后4周可見BMSCs表達出心肌特異性蛋白。

2.7國外最新研究進展舉隅 mir-124是新近發(fā)現(xiàn)的在心臟發(fā)育、肌分化過程中起重要調控作用的肌特異性miRNA,有研究發(fā)現(xiàn)〔16〕，強迫表達mir-124導致顯著下調心肌特異性markers-ANP，TNT，α-MHC蛋白以及減少心臟鉀通道電流；相反，抑制mir-124與反義寡核苷酸 AMO-124則可以明顯扭轉以上變化。無論上調還是下調小鼠或果蠅mir-124的表達，小鼠、果蠅無一例外出現(xiàn)發(fā)育畸形。miRNA-1的表達平衡對于心臟的正常發(fā)育至關重要。mir-124通過調控STAT 3基因的 3′UTR ，以抑制STAT 3蛋白的表達，但不影響其表達水平。以上對于BMSCs的心肌化發(fā)生機制提供了新見解。

3 骨髓間充質干細胞移植在心臟疾病方面的研究應用

心肌來自中胚層間充質細胞，在胚胎發(fā)育期，間充質細胞分化為成肌細胞，再進一步分化為成熟肌細胞，然而成人心肌沒有成肌細胞，對于有絲分裂信號作出的反應是細胞肥大，而不是細胞增殖，致使損傷后心肌再生和修復嚴重受限。從治療的角度看〔17〕，BMSCs容易制備并具有免疫特權，正在成為一個非常有希望的治療劑，用于組織再生和修復。在動物心肌梗死模型的研究中已經(jīng)證明，移植BMSCs可分化為心肌細胞和血管內(nèi)皮細胞。最重要的是，移植BMSCs分泌多種可溶性因素大大有助于心臟修復。這些特性可以用來防止和扭轉在心室缺血中的重塑，減少瘢痕面積，提高心功能。

4 小 結

BMSCs在各種體內(nèi)外環(huán)境的誘導下可以分化為心肌樣細胞，這為臨床上很多心臟疾病患者帶來了福音。但是細胞移植還存在許多問題尚待解決：干細胞分化劑是否使用及使用濃度，如何提高心肌細胞轉化率，移植的細胞數(shù)量、時機、移植途徑，分化細胞的壽命。移植細胞與宿主細胞間的機電同步化，術后有無惡性心率失常、心臟破裂等嚴重現(xiàn)象?？傊?，BMSCs的誘導分化和移植還需要進一步的深入研究。

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