动物研究发现胚胎干细胞能修复心肌细胞

1、动物研究发现胚胎干细胞能修复心肌细胞2001年12月28日消息：美国Beth Israel Deaconess医学中心（Beth Israel Deaconess Medical Center, BIDMC）最新进行的一项动物研究表明，胚胎干细胞移植有助于修复受损的心肌细胞，增强心脏病发作后、以及充血性心力衰竭(CHF)患者的心脏功能。 这一发现为CHF患者的治疗带来了新的希望。CHF患者心脏供血能力较常人的低，易疲劳，身体也十分虚弱。美国的CHF患者约为五百万。BIDMC中心心脏病专家James Morgan博士说，CHF是心脏医疗领域久未攻克的主要疾病之一。Morgan博士是哈佛医学院著名

2、的医学教授，也参与了这项研究。该研究结果发表在Journal of Applied Physiology 1月刊上。 据Morgan博士说，有关CHF的统计结果令人担忧，即使进行最好的治疗，患者的五年存活期也只有约50。心力衰竭的起因是心肌细胞的破坏导致“心脏泵”作用能力下降。心脏病发作时导致的损伤或心肌梗塞会导致心肌细胞大量减少，从而导致血管功能丧失。虽然心脏移植在CHF治疗重十分有效，但是只有极少数患者（约2,000）能得到移植所需的心脏。 在心脏病领域进行的干细胞研究已经进行了很多年。经过人干细胞移植的小鼠表现良好。但是，以前的研究中使用的是高度分化的肌肉细胞，并没有在受损伤的心肌细胞中

3、进行胚胎干细胞（ES细胞）的移植。Morgan博士与该项目负责人、BIDMC心脏病系的Yong Fu Xiao博士设计了这一实验，用以验证是否早期胚胎来源的干细胞能在受损的心肌中存活，并增强心脏功能。他们使用的胚胎干细胞是多能干细胞，具有分化成多种细胞的能力。 研究人员们在两组大鼠中用外科手段诱发心肌梗塞。其中一组事先经过胚胎干细胞的处理，另一组经过伪处理后作为对照。注射用的胚胎干细胞用绿色荧光蛋白标记，悬浮于介质中。随后对大鼠进行30分钟内的心肌梗塞诱导。在心脏的三个不同部位进行注射，其中一个位于心肌梗塞发生点，另两个与第一个部位相近。对照组在受损心脏的同样的三个部位接受了同等量的介质溶液，

4、但是不含干细。 六周后，移植有胚胎干细胞的大鼠中心肌梗塞受损程度降低，左心室功能大为增强。对照组没有任何变化。Xiao博士说，实验结果说明植入的干细胞在受损的心肌中存活下来了。Xiao博士是哈佛医学院医学副教授。计数证明，标记过的细胞成功地在体内复制了，酶法分离的单个心肌细胞的总数增加了约7.3。最为关键的是，这些细胞具有了心肌细胞的那种条纹状的杆状形态。 Xiao博士说，实验结果明显表示在干细胞移植后产生了新的心肌细胞。对心脏进行收缩压和舒张压测定，同样也可证明大鼠的心脏功能得到了增强。对照组没有此类反应发生。 Morgan博士说，这一结果是一个很大的进步。CHF病人按严重程度通常可分为四个

5、类群：“一”表示除了精力不济以外没有其它症状，“四”则表示仅仅穿过一个房间就会产生呼吸困难。Morgan博士认为，如果能在CHF病人中进行胚胎干细胞移植，病人状态将会大大得到改善，可以从一个类群降到另一个。 使用胚胎干细胞的优势之一在于ES细胞能降低免疫反应。ES细胞表面抗原少，不会诱发严重的免疫反应。机体也就不会对外来“入侵者”产生排斥。这一点对于心力衰竭患者尤为重要，因为大多数患者虚弱到无法接受免疫抑制药物治疗。 CHF的发病率是1，在老年患者中这一比例上升到10。约半数是在心肌梗塞后发病。新疗法的出现可以取代效果不大的现有疗法，从而大大提高病人生活质量。 该研究合作者还包括：美国RDCS

6、的医学博士Jiang-Yong Min, 医学博士Yinke Yong, Kimber L. Converso, 以及BIDMC的医学博士Lixin Liu, Holy Family 医院及医学中心的医学博士Qin Huang。 资金来源：美国国立卫生研究院（NIH），美国心脏协会。 BIDMC中心是哈佛医学院下属机构，主要从事疾病治疗、研究。它是CareGroup防疫系统的主要成员之一，同时也是NIH研究基金的第四大受惠者。心肌细胞肥大的病理生理研究进展心肺血管病杂志 2000年第2期第19卷 综述作者：冀瑞平王迪浔单位：同济医科大学附属协和医院超声影像科430022心肌细胞肥大是临床多种疾

7、病所伴有的病理改变，探讨其发生的病理生理机制，对临床诊断治疗有重要意义。一、心肌细胞肥大的概念心肌组织包括心肌细胞和间质两部分，其中心肌细胞占心脏总体积的75%；间质占25%。心肌细胞肥大是指心肌细胞体积增大直径增宽或长度增加和肌节数量增多，心肌过度肥大时可有心肌细胞增生1。二、心肌细胞肥大的细胞学基础心肌细胞是一种高度分化的终末细胞，其收缩蛋白以-肌球蛋白(-MHC)为主，主管收缩功能。收缩蛋白包括肌球蛋白，肌动蛋白、向肌球蛋白及向宁蛋白。其中肌球蛋白包括2个重链(MHC)、2个轻链(MLC)，心脏仅有两种MHC基因表达即-MHC和-MHC形成-、-同二聚体及-异二聚体，分别形成同功酶V1、

8、V2及V3。正常情况下，胚胎心房及成人心房-MHC即V1同功酶占优势2，而左右心室从胚胎到成人-MHC始终保持在80%90%，以V3同功酶占优势。心肌细胞一般不能增殖，只有细胞体积的肥大，处于收缩状态。胚胎期心肌细胞来源于肌干细胞，经肌母细胞逐渐分化成成熟的心肌细胞，其收缩蛋白以-MHC占优势，处于“合成状态”，心肌肥大是心肌细胞从成熟的“收缩状态”向“胚胎型合成状态”转化的一种现象。心肌细胞肥大时，其表型变化，体积增大，心肌细胞内收缩蛋白类型改变，同时也可有心肌间质细胞增殖。心肌细胞和间质细胞的生长有各自的调控机制，心肌细胞肥大可伴有也可不伴有间质细胞的增殖。三、心肌细胞肥大的原因和机制19

9、58年Teare对肥厚性心肌病进行了描述，从此，人们一直对心肌肥厚的发生机制进行研究，近年研究表明心肌肥厚是一种复杂的多种因素参与调节的动态过程。心肌细胞肥大发生的生化基础是心肌蛋白合成的增加，导致细胞体积的增加。各种机械刺激，化学因素作用都可导致心肌肥大。1.机械性刺激的直接作用长期的压力和/或容积负荷过度。使心室壁应力增加，导致心肌肥大3。整体实验表明心脏受到负荷刺激时可发生心肌肥大。机械性刺激可通过促进蛋白质合成增加或/和促使蛋白质降解减少而导致心肌肥大。其机制为(1)细胞内CAMP增加4在搏动或停搏的心脏，其主动脉压从7.98 kPa(60 mmHg)升至15.96 kPa(118 m

10、mHg)时，其蛋白质合成增加，核蛋白形成增多，CAMP含量增多及CAMP依赖性蛋白激酶活性增加，提示动脉压力增高可通过CAMP依赖性作用机制加速蛋白质合成。(2)细胞内肌醇磷酯增加Portzer5等报告，主动脉狭窄造成左室肥大时，肥大心肌的细胞浆蛋白激酶(PKC)活力较对照增加15%，细胞膜PKC活力增加40%。说明心肌牵张增加心肌内肌醇磷酯含量的原因可能是由于磷脂酶C的激活。(3)原癌基因表达增加在压力负荷过重所致心肌肥大早期，可观察到原癌基因表达增加6。(4)肌动蛋白和肌球蛋白基因表达增加培养的心肌细胞持续受到牵张刺激时，其-MHC和-肌动蛋白的基因表达增加。(5)其它心肌细胞间钙离子通道

11、，钠离子内流及细胞内环境碱性比等均可在牵张刺激所致的心肌肥厚中起重要调节作用。2.化学性刺激体液因素亦可促进细胞的肥大或增殖。(1)去甲肾上腺素(NE)，动物实验证明，长期注射亚高血压剂量的NE可诱发心肌肥大，这种心肌肥大可能主要通过1-R起作用7，亦有学者将NE加入心肌细胞培养液中发现myc基因转录可见增加510倍8，并促进心肌肥大，这一反应可被特异性1受体拮抗剂所阻断可为蛋白激酶C、活化剂PNA所加强，提高NE是通过-受体、激活磷脂酰肌醇，蛋白激酶C系统，激活癌基因表达起作用的。(2)雄激素Cabral9等在大鼠去压力感受器神经后诱发的神经源性高血压中发现，雄性大鼠左室重量/体重比值明显高

12、于雌性，给睾酮可引起类似雄性神经源性高血压大鼠的左室心肌肥厚，而给予雌二醇则可抑制左室重量增加，其机理尚不清，可能与癌基因有关。(3)血管紧张素(Ang)Ang 受体分AT1与AT2两亚型，AT1受体与心肌的正性变力和变时作用及心肌细胞的生长肥大有关10将Ang加入心肌细胞培养液中，c-fos、c-jun、c-mye等原癌基因表达迅速加强，并促使蛋白质合成增加，诱导心肌肥大。Ang还可引起血管紧张素原基因和转化生长因子1基因上调，进而促使心肌细胞肥大，这一反应可被Ang AT1受体阻断剂阻断，亦可被PKC加强，提示Ang 是通过AT1受体激活磷酸肌醇酯蛋白激酶C系统，激活原癌基因表达的。(4)

13、内皮素(ET)1988年由Yangisawa等从猪主动脉内皮细胞分离出一种缩血管多肽。ET是通过与靶细胞上ET受体结合，发挥作用，调节细胞增殖的。ET受体分为ETA、ETB、ETC，心血管肌细胞富含ETA，ETA所致心肌肥大，可能是通过增加肌球蛋白的轻键2、-肌动蛋白、肌钙蛋白及、肌球蛋白重链mRNA的表达11。有人报道ETA也可能在体内NE导致的心肌肥大中起作用12。(5)生长激素(GH)及胰岛素类生长因子(TGF)Antonio13等人近期观察了GH及TGF1对大鼠心血管系统的影响，发现心肌为GH及IGF-1的靶器官，给予正常成年人大鼠外源性GH及IGF-1，可致其心肌肥大。容量和压力负荷

14、的增加，可使心脏IGF-1的基因表达增强。GH和IGF-1也可能间接通过胰岛素代谢或肾上腺素系统起作用。(6)白细胞介素6(IL-6)与细胞肥大因子(CT-1)keiko等人发现心肌细胞在缺氧，再灌注及受到其它因子刺激时，可分泌大量IL-6，且与心肌肥大有关14。IL-6作为配体，与IL-6受体结合后，使与其相连的GP130形成同型二聚体，这样酪氨酸激酶被活化，Ras-Paf-map激酶等一系列反应随之发生，促进细胞基因转录活性增高。CT-1是从小鼠胚胎干细胞分化诱导期的上清液中分离出来的分子量为21.5 KDa的蛋白质15。有人报道：心肌细胞同样产生CT-1，也通过GP 130影响细胞内传导

15、信息的。CT-1刺激心肌细胞肥大的作用比Ang 和ET还强，CT-1亦可使心肌细胞c-fos、c-jun及ANP、mRNA表达增多，说明CT-1调节细胞基因活化和转录水平。综上所述，多种因素均可导致心肌细胞肥大，其发生机制较复杂，尚待进一步研究完善。参考文献1，王迪浔主编.病理生理学.第1版.人民卫生出版社，1994：469.2，Kurabayashi M.Tsuchimochi H.Komuro I.Molecular cloning and characterization of human cardiac- and - from myosin heavy chain cmplementa

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