近年來的研究表明,，成年心肌細(xì)胞有重新進(jìn)入細(xì)胞周期的能力,，盡管這種能力很低^[1]。研究認(rèn)為,，在青春期后不管是小鼠還是人類心臟,，心肌細(xì)胞再進(jìn)入細(xì)胞周期都處于低水平，很少會產(chǎn)生新的心肌細(xì)胞^[2],。當(dāng)發(fā)生心肌梗死或心臟受到其他損傷時,，非常有限而緩慢的心肌細(xì)胞增生并不足以修復(fù)受損心臟，使心臟功能恢復(fù)正常,。因此,，通過促進(jìn)心肌再生修復(fù)受損心肌以重建健康心肌，成為治療心臟損傷的主要目標(biāo),。近年來研究促進(jìn)心肌再生的方法越來越多,，而以干細(xì)胞法誘導(dǎo)心臟再生的研究最突出,，也取得很多新進(jìn)展，本文總結(jié)目前干細(xì)胞法促進(jìn)心臟再生的幾種研究方法,。

BMSC能夠分化為不同的組織細(xì)胞類型,，包括心肌細(xì)胞。BMSC目前是治療心肌梗死后心臟再生的研究熱點,。Khan等^[3]報道,，表達(dá)細(xì)胞因子受體c-kit的BMSC能夠分化為心肌細(xì)胞并使受損心肌再生，將c-kit⁺-BMSC直接注入梗死心肌組織,，可以明顯減少梗死區(qū)心肌纖維化并改善心功能,。研究發(fā)現(xiàn)c-kit⁺-BMSC是BMSC的一個主要類型^[4]，可參與成年心臟再生反應(yīng),，激活Notch通道可促進(jìn)c-kit⁺-BMSC分化為心肌細(xì)胞^[5],。心肌梗死或心臟受損后，表達(dá)干細(xì)胞抗原-1（stem cell antigen-1,，Sca-1）的細(xì)胞能誘導(dǎo)成年心肌細(xì)胞進(jìn)行增殖,，與Sca-1^-細(xì)胞治療相比，Sca-1⁺細(xì)胞治療能減輕透壁性心肌壞死程度,，減少梗死面積,，減輕梗死區(qū)心肌瘢痕形成，增加心肌組織小血管密度,，改善心室功能,；Sca-1能誘導(dǎo)更多的梗死區(qū)及梗死邊緣區(qū)心肌細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期進(jìn)行細(xì)胞增殖^[6]。Sca-1⁺-BMSC能通過血小板衍生生長因子受體-β（Platelet derived growth factor receptor,，PDGFRβ）信號通路誘導(dǎo)心肌增殖,，PDGFRβ可以激活Ras/MAPK信號通路分子K-RAS、p-Raf1,、p-MEK1和p-ERK1/2,，從而誘導(dǎo)心肌細(xì)胞增殖^[7]。Sca-1⁺/CD45⁺/CD31⁺-BMSC可以有效分化為心肌,，并能改善急性心肌梗死后心功能^[8],。然而，目前移植BMSC的細(xì)胞存活率不高^[9],，原因是梗死區(qū)缺乏血液供應(yīng)及營養(yǎng)以及自由基的產(chǎn)生造成損傷,，而且移植的BMSC不能保持形態(tài)穩(wěn)定，也不具有電生理功能,。應(yīng)用BMSC的臨床試驗正在逐步開展,，解決BMSC的移植存活率問題是目前需要解決的基本問題，使之真正成為治療心肌梗死后損傷心臟再生的有效途徑。

CS/PC有不同類型,，包括c-kit⁺細(xì)胞,、Sca-1⁺細(xì)胞,、心球樣細(xì)胞團(tuán)源性細(xì)胞（cardiosphere-derived cells,CDC),、islet-1⁺細(xì)胞和心外膜來源細(xì)胞，它們都可以分化為心肌細(xì)胞,、平滑肌細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞,。心肌梗死后，內(nèi)源性心臟祖細(xì)胞（endogenous cardiac progenitor cells,CPC）能分化為心肌細(xì)胞,，替代梗死區(qū)壞死心肌細(xì)胞^[10],。CPC能從心肌組織中分離并在體外進(jìn)行培養(yǎng)，可以改善梗死后心室功能,，減輕心室重塑,。心肌梗死后通過冠狀動脈注射CPC 1個月，能減輕左心室功能不全,，1年后梗死區(qū)瘢痕面積減小,，存活心肌數(shù)目增多，左心室結(jié)構(gòu)改善,，左心室射血分?jǐn)?shù)增加^[11],。研究還發(fā)現(xiàn)心肌梗死后，與單一CPC治療比較,，重復(fù)給予CPC能更有效地改善心功能^[12],，這為CPC臨床應(yīng)用提供了重要研究方向。CDC包含可分化的心臟祖細(xì)胞,、心肌細(xì)胞樣細(xì)胞和血管細(xì)胞,，可以自我更新、克隆并表達(dá)不同的干細(xì)胞標(biāo)志物,，如c-kit和Sca-1,。CDC能減少梗死區(qū)心肌瘢痕面積，提高左心室射血分?jǐn)?shù),，改善心功能,，且去除c-kit⁺細(xì)胞對CDC的心肌梗死后心臟修復(fù)作用沒有太大影響^[13]。

大麻素2型（cannabinoid,CB2）受體激動劑能有效增加心肌受損后CPC增殖,，通過PI3K/Akt/Nrf-2信號通路減輕梗死區(qū)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),，提高左心室射血分?jǐn)?shù)，減輕纖維化,，從而改善心功能^[14],。肝細(xì)胞生長因子可促進(jìn)c-kit⁺心臟干細(xì)胞增殖并分化為心肌細(xì)胞，從而促進(jìn)梗死后心臟修復(fù)，改善心功能^[15],。Hariharan等^[16]報道,，干細(xì)胞因子可通過介導(dǎo)Pim-1信號通路調(diào)節(jié)CPC，減緩CPC衰老,，保持細(xì)胞形態(tài)及功能,。與骨髓來源干細(xì)胞及間充質(zhì)干細(xì)胞相比，CS/PC能更好地誘導(dǎo)心肌細(xì)胞分化和刺激冠狀動脈生成,，并能產(chǎn)生大量生長因子,，包括抗凋亡蛋白、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）,、肝細(xì)胞生長因子（HGF）,、胰島素樣生長因子1（IGF-1）和血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）^[17]。這些因子可能是心肌梗死后心功能改善的潛在機制,，但每種因子的作用還需要進(jìn)一步研究,。

ESC是胚胎發(fā)育早期由囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)分離培養(yǎng)的細(xì)胞，這種細(xì)胞保留著能分化為任何細(xì)胞的能力,。ESC可以分化為心肌細(xì)胞,，但成年或新生心肌組織不能提供人ESC（human embryonic stem cells, hESC）分化為心肌細(xì)胞的微環(huán)境，將未分化的hESC植入小鼠心臟會導(dǎo)致畸胎瘤的形成,；將預(yù)分化的hESC來源的心肌細(xì)胞（human embryonic stem cells derived cardiomyocytes,，hESC-CM）植入未受損心臟或梗死后心臟則沒有畸胎瘤形成，而且這些細(xì)胞能在心肌組織中存活和增殖,，并能減輕心肌梗死面積和改善心室重塑,，延長心室射血時間并提高左心室射血分?jǐn)?shù),促進(jìn)梗死后心功能恢復(fù)^[18]。將hESC-CM移植到無胸腺大鼠的心臟,，其存活率高達(dá)4周^[19],。將hESC-CM細(xì)胞移植到非人類靈長類動物心臟，可使梗死后心肌再生,，而且移植細(xì)胞與原宿主心肌細(xì)胞形成電生理連接,，移植區(qū)細(xì)胞表現(xiàn)出與宿主心電圖同步的正常鈣瞬變^[20]，但出現(xiàn)了非致死性心律失常,。

骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP）能使ESC直接分化為未成熟心肌細(xì)胞,，過表達(dá)Ⅲ型纖連蛋白組件包含蛋白5(fibronectin type Ⅲ domain containing 5,Fndc5）的鼠胚胎干細(xì)胞能更好地分化為心肌細(xì)胞，F(xiàn)ndc5可以促進(jìn)胚胎干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞^[21],。心肌梗死后最初幾天組織損傷和炎癥反應(yīng)達(dá)到高峰,，細(xì)胞移植在這個急性反應(yīng)期存活率很低，而進(jìn)行hESC-CM細(xì)胞移植前用血紅素氧合酶-1(Ho-1）激動劑預(yù)處理hESC-CM,，能增加細(xì)胞在梗死區(qū)心肌的存活率^[22],，因此能更有效地促進(jìn)心肌梗死后心臟再生,。Notch信號通路存在于干細(xì)胞上，激活Notch通道能促進(jìn)hESC分化為心肌細(xì)胞,，并能激活心血管干細(xì)胞分化,，從而促進(jìn)大量心肌細(xì)胞再生^[23]。研究發(fā)現(xiàn),，ESC產(chǎn)生的外泌體中含有獨特的microRNA,、蛋白質(zhì)及細(xì)胞周期激動劑，能促進(jìn)更多的心肌梗死后心肌細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期,，并能促進(jìn)CPC增殖,、存活及分化為心肌細(xì)胞,，從而促進(jìn)梗死后心臟結(jié)構(gòu)和功能修復(fù)^[22],。

由于hESC治療可能存在致畸胎瘤、心律失常,、移植存活率低及存在倫理問題,，且許多機制還未明確，目前的研究只限于動物實驗,，因此需要進(jìn)一步研究使hESC誘導(dǎo)心臟再生成為一種可行途徑并進(jìn)行臨床試驗,。

研究發(fā)現(xiàn)C-myc、Oct4,、Sox2和Klf4 4個基因維持著干細(xì)胞的多能性,，表達(dá)這些基因的小鼠成纖維細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化成類似于ESC的細(xì)胞^[24]，這些細(xì)胞被稱為iPSC,。研究表明,，iPSC可以分化為心肌細(xì)胞，并且iPSC分化的心肌細(xì)胞具有與來源于ESC的心肌細(xì)胞相同的特性^[25],。

將GATA4,、Mefc2和Tbx5（GMT）轉(zhuǎn)染到小鼠成纖維細(xì)胞中，可以誘導(dǎo)20%的成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)樾募蛹?xì)胞,，且培養(yǎng)3 d后可檢測到心肌細(xì)胞特異性蛋白表達(dá)^[26],。將GMT轉(zhuǎn)染到梗死后心肌細(xì)胞或?qū)⑦@些轉(zhuǎn)錄因子與多克隆抗體結(jié)合，可以使梗死周邊區(qū)4%~35%成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞,，從而減少瘢痕面積并改善左心室功能^[27],。轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β）抑制劑、Wnt抑制劑和GMT一起作用于心肌梗死后心肌,，可以更明顯地促進(jìn)心臟成纖維細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為心肌樣細(xì)胞,，心功能也得到明顯改善^[28]。研究顯示,，表達(dá)血小板衍生生長因子受體（platelet derived growth factor receptor,PDGFRA）的iPSC具有更高的分化為心肌細(xì)胞的潛能^[29],。通過外源基因?qū)氤赡瓴溉閯游矬w細(xì)胞，基因表達(dá)調(diào)控蛋白或microRNA來誘導(dǎo)成熟體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPSC ^[30]。這些研究表明,，iPSC-CPC可以有效促進(jìn)心臟再生,。

隨著研究的深入，誘導(dǎo)iPSC的途徑越來越多,，且iPSC是從自體體細(xì)胞誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化,，不存在倫理問題，也不存在免疫排斥反應(yīng),。然而,，目前iPSC分化為心肌細(xì)胞的效率低，iPSC分化的心肌細(xì)胞鈣處理,、肌漿網(wǎng)功能及對腎上腺素能系統(tǒng)反應(yīng)能力還不夠成熟^[31],。iPSC應(yīng)用于心血管疾病的臨床研究表明，iPSC分化的心肌細(xì)胞是不成熟的心肌細(xì)胞,，不適用于人類疾病模型,，且存在潛在的致畸和致心律失常問題^[32]。心肌梗死后需要大量的心肌細(xì)胞再生來修復(fù)心臟結(jié)構(gòu)和功能,，提高分化效率,、解決誘導(dǎo)的心肌樣細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能問題、減少可能致畸和致心律失常的風(fēng)險問題以及誘導(dǎo)iPSC的分子機制,，是目前需要解決的問題,。隨著技術(shù)的提高和研究的深入，相信這些問題可以逐步解決,，并能最終成功運用于臨床,，為心臟再生提供有效的途徑。

參考文獻(xiàn)（略）