胚胎干细胞在心血管疾病治疗初步探究

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1、胚胎干细胞在心血管疾病治疗初步探究胚胎干细胞(ESC)是一种多潜能细胞，可在体外培养时保持未分化状态，并具有分化为特定体细胞的潜能，包括心肌细胞。ESC可提供大量分化的心肌细胞用于使受损的心肌层再生的治疗。目前ESC在心血管疾病治疗方面的研究仍处于基础环节，现将相关问题作一综述。成年心脏心肌的再生能力有限，发生器质性损伤后，常导致不可逆的心脏功能减退。目前，药理、介入、外科等方面的治疗效果仍十分有限。ESC具有强大的分化潜能和增殖能力，能定向分化为结构、功能典型的具有收缩能力的心肌细胞，用于治疗心

2、血管疾病有良好的前景。这一方面的研究目前还处于较基础的环节。1ESC可向心肌细胞分化ESC主要来自囊胚内细胞团及受精卵发育至桑堪胚之前的早期胚胎细胞，经体外培养可以分化为心肌细胞。KehatEl]对由鼠ESC(mESC)分化的心肌细胞进行了一系列鉴定：免疫组化染色显示Q-MHC、a-actinin、cTnl、desmin、ANP等心肌特异蛋白都有表达；RT-PCR提示心脏特异的基因cTnl、cTnT、GATA4、humanANP>MLC-2A、MLC-2V、Nkx2.5和a-MHC特异表达；电镜观

3、察到缝隙连接和桥粒，并且随着培养时间的延长，细胞内肌小节排列渐趋整齐；电生理也显示了典型的兴奋收缩偶连反应。Baharvand等⑵则进行了体内、体外分化情况的对比研究进一步支持了其定向成熟分化。Laura等［3］将人胚胎干细胞(hESC)体外诱导分化的心肌细胞，培养观察了达3个月，并通过膜片钳等技术来评估其功能成熟情况，以RT-PCR来评估编码离子通道的亚基的表达；可发现随着体外培养时间的延长，ESC分化的心肌细胞愈接近成熟心肌细胞表型。2定向诱导ESC向心肌细胞分化ESC体外分化为心肌细胞，一般

4、采用胚胎体(EB)形成法，而EB自然分化得到的心肌细胞比较少，约5%［4］。大量的研究［5］认为转化生长因子(TGF)、骨形态发生蛋白(BMP)、Wnt家族蛋白(Wntfam订ies)、成纤维细胞生长因子(FGF)以及全反式维甲酸(RA)、二甲基亚枫(DMSO)和垂体后叶素、维生素C、5-氮胞昔等可以促进ESC分化为心肌细胞。血清的影响近年来也受到重视，Passier等［6］采用无血清培养基诱导胚胎干细胞，发现心肌自发搏动的数量较含血清培养增加了24倍，如果在培养体系中加入维生素C,分化效率还可以

5、再提高40%；Pal等［7］则发现低浓度血清(5%)维持及有BMP-2(25ng/ml)的共同作用下，有利于人胚胎干细胞株BG01V和ReliCell((R))hESC的分化。除了提高心肌细胞在胚胎干细胞分化群落中的比例，Wang等的研究［8］发现旋转的细胞培养系统不但利于ESC分化形成EB,且分化得的心肌细胞成熟度优于普通悬浮培养，并能在3D胶原支架上形成组织。3纯化已经分化的心肌细胞ES细胞可分化为心房肌、心室肌、房室结、蒲肯野细胞和窦房结样细胞。多种心脏细胞类型的混合物移植后，很可能导致心律

6、不齐，不利于长期心功能的维持；纯化分化的心肌细胞，是临床应用的前提。MLC-2v启动子可特异地使心室相关基因表达,Muller等为ESC构造了CMVenh/MLC-2v启动子，使增强型绿色荧光蛋白（EGFP）表达，通过FACS筛选阳性细胞，特异地纯化了心室肌细胞，基本除去了心房肌细胞，但纯化生产大量ES细胞源心室样心肌细胞仍是ESC应用于心血管疾病治疗的一大障碍。目前hESC向心肌细胞诱导分化率较低，而且仅有早期心肌细胞的结构和特性，尚未建立有效的筛选纯化技术。有研究提出可通过添加细胞因子，经Pe

7、rcol1密度梯度离心分选获得，但经此分选后的心肌细胞活性肯定受到很大影响，体内是否具有参与心脏重建功能还有待验证。4移植细胞的选择ESC的治疗属于细胞移植治疗，尚在摸索阶段。用未分化的ESC进行移植是一种探索，早期研究发现未分化的ESC进行移植，可改善心功能；近年Nussbaum等⑼的研究发现未分化的鼠胚胎干细胞不适合移植治疗，无论是在正常或是有梗死发生的心脏，不仅没有明显的心肌细胞分化，而且会形成畸胎瘤和发生免疫应答；故认为应该进行定向诱导后再用于移植治疗。5移植途径的选择目前的实验中有以下移

8、植途径：（1）经静脉移植：冠状动脉血流量约占心排血量4%,经静脉移植效率十分低下。在心肌梗死急性期，大量炎性介质释放使梗死区及周边毛细血管通透性增加，这可能使干细胞经冠状动脉移植成功，但此期心肌炎症反应较强，又容易导致移植细胞死亡。（2）心肌内注射：通过特制的针进行心肌内注射，靶部位可以是正常心肌、梗死边缘带或是以上二者的联合，适合与冠状动脉搭桥术同时进行，目前仅用于动物实验。（3）心内膜心肌内注射：心脏自动导航系统能够实现经心内膜心肌内注射，创伤小、安全性高，但移植细胞可随心脏运