孔艷 李玉泉 楊向群

急性心肌梗死是常見的心血管疾病之一，具有較高的死亡率[1]。其原因在于持續(xù)性或急性心肌缺血缺氧，心肌細(xì)胞大量壞死，成纖維細(xì)胞形成瘢痕組織替代心肌細(xì)胞，引起心室重構(gòu)、室壁變薄、心臟收縮力下降，最終導(dǎo)致心力衰竭乃至死亡[2-3]。盡管溶栓、冠脈支架植入等手段對臨床治療急性心肌梗死有一定效果，但是并不能逆轉(zhuǎn)已經(jīng)壞死的心肌細(xì)胞[4-5]。在心力衰竭晚期可考慮心臟移植，但存在著供體不足和免疫排斥等問題。近年來，干細(xì)胞移植治療心肌梗死受到廣泛關(guān)注，其中脂肪來源干細(xì)胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）具有數(shù)量多、易于獲得、自體可取、低成本、生存時間相對較長、在體外能夠穩(wěn)定增殖并且衰亡率低等優(yōu)勢，目前比較廣泛地應(yīng)用于動物模型及臨床試驗[6]。然而與其他類型干細(xì)胞相似，ADSCs也存在著移植后細(xì)胞存留和存活率普遍較低的問題，治療效果并不理想。改善心肌梗死后細(xì)胞微環(huán)境以及聯(lián)合應(yīng)用其他方法提高ADSCs存活率等成為當(dāng)前研究熱點，本文主要就此方面的研究進(jìn)展綜述如下。

一、脂肪來源干細(xì)胞對心肌梗死的治療作用及機制

Gautam等[7]研究發(fā)現(xiàn)，ADSCs移植治療大鼠心肌梗死，可改善大鼠心肌收縮功能、降低誘發(fā)性室性心律失常的發(fā)生率以及減少電壓敏感染料在梗死周邊區(qū)的彌散度，表明ADSCs移植可改善大鼠梗死后心肌細(xì)胞的力學(xué)特性和電生理功能。Lee等[8]在豬的冠脈內(nèi)注射自體ADSCs，發(fā)現(xiàn)其能夠減小心肌梗死面積，促進(jìn)血管形成。Mazo等[9]對豬心肌缺血再灌注損傷的研究發(fā)現(xiàn)，在ADSCs移植治療3個月后心肌內(nèi)血管密度增加，心室重塑減輕。

上述研究均明確了ADSCs移植治療心肌梗死的作用，關(guān)于其作用機制，近年來的研究表明，雖然ADSCs具有多向分化潛能，能夠向心肌細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞分化，但ADSCs移植治療心肌梗死主要是通過旁分泌途徑發(fā)揮作用[10]。ADSCs能分泌多種細(xì)胞生長因子，如胰島樣生長因子、血管內(nèi)皮生長因子和肝細(xì)胞生長因子，從而促進(jìn)血管再生，修復(fù)損傷心肌細(xì)胞，改善心肌功能[11]。此外，干細(xì)胞來源外泌體也是旁分泌的一種重要方式，其所含的miRNA可以調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的基因表達(dá)，實現(xiàn)組織修復(fù)[12-13]。

二、提高脂肪來源干細(xì)胞治療心肌梗死療效的途徑與方法

心肌梗死的中心區(qū)和周邊區(qū)的細(xì)胞生存微環(huán)境惡劣，細(xì)胞移植后的存留和存活率都普遍較低，通過與細(xì)胞因子聯(lián)合應(yīng)用、藥物干預(yù)、與支架材料聯(lián)合應(yīng)用、ADSCs外泌體的應(yīng)用等途徑和方法，可以提高ADSCs移植治療心肌梗死的效果。

（一）與細(xì)胞因子聯(lián)合應(yīng)用

Wang等[14]將ADSCs與成纖維細(xì)胞生長因子聯(lián)合應(yīng)用于大鼠心肌梗死的治療，4周后，與單純ADSCs組相比，聯(lián)合治療組的梗死面積減小、心室重塑減輕、梗死周邊區(qū)小動脈數(shù)量增加、心功能改善。這種與細(xì)胞因子聯(lián)合應(yīng)用的方法在其他類型的干細(xì)胞移植治療心肌梗死的研究中也得到了驗證。Meng等[15]采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與白介素-10聯(lián)合治療，聯(lián)合組療效更明顯，表現(xiàn)為炎癥減輕、梗死面積縮小和心功能改善。

（二）藥物干預(yù)

心肌梗死后局部組織缺血缺氧，產(chǎn)生大量的活性氧，包括超氧化物陰離子、過氧化氫、過氧硝酸鹽和羥自由基等，不利于移植干細(xì)胞的存活。采用藥物干預(yù)包括應(yīng)用抗氧化物質(zhì)預(yù)處理ADSCs，或與ADSCs聯(lián)合應(yīng)用，可以提高心肌梗死治療效果[16]。

姜黃素是一種具有抗氧化和抗炎癥特性的天然物質(zhì)，能夠清除自由基。Zhang等[17]用姜黃素預(yù)處理ADSCs，再予以過氧化氫損傷，預(yù)處理組細(xì)胞存活率增加、凋亡減少、血管內(nèi)皮生長因子表達(dá)增高；體內(nèi)移植實驗表明，預(yù)處理組心肌梗死面積減小、血管形成數(shù)量增加、心功能顯著改善。Zhu等[18]用褪黑激素預(yù)處理ADSCs，可促進(jìn)其過氧化氫酶、超氧化物歧化酶-1、胰島素樣生長因子-1、成纖維細(xì)胞生長因子、肝細(xì)胞生長因子和表皮生長因子等蛋白的表達(dá)，同時可通過促進(jìn)ADSCs抗凋亡激酶p-Akt表達(dá)、阻斷caspase級聯(lián)而減輕活性氧誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；體內(nèi)實驗表明，褪黑素可以改善ADSCs的存留和存活，提高梗死療效。

Exendin-4是一種天然胰高血糖素樣肽類似物。Liu等[19]研究發(fā)現(xiàn)，Exendin-4預(yù)處理可增強ADSCs在活性氧環(huán)境中的黏附力，同時減少細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，減輕細(xì)胞損傷程度。Exendin-4還可逆轉(zhuǎn)活性氧引起的ADSCs黏附相關(guān)整合素及其黏著蛋白表達(dá)的下降，并減少caspase-3的表達(dá)，提示Exendin-4可能通過增強細(xì)胞黏附而促進(jìn)細(xì)胞的存活。大鼠體內(nèi)移植實驗也表明，經(jīng)Exendin-4預(yù)處理的ADSCs在缺血心肌中的分化和存留能力增強，血管生成能力提高，大鼠心室重塑和心功能明顯改善。Liu等[20]還發(fā)現(xiàn)，Exendin-4可增強ADSCs的旁分泌作用，促進(jìn)其血管內(nèi)皮生長因子、肝細(xì)胞生長因子和胰島素樣生長因子-1的表達(dá)。Exendin-4聯(lián)合ADSCs移植治療心肌梗死，可減輕氧化應(yīng)激損傷、降低細(xì)胞凋亡和纖維化水平，促進(jìn)ADSCs向心肌細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞分化。

C1q/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白9（C1q/tumor necrosis factor-9，CTRP9）是一種與脂聯(lián)素高度同源的脂肪細(xì)胞因子，在調(diào)節(jié)機體代謝、保護(hù)心肌細(xì)胞和改善內(nèi)皮功能等方面發(fā)揮重要作用。Yan等[21]研究發(fā)現(xiàn)，CTRP 9可促進(jìn)ADSCs的增殖和遷移，增強抗氧化蛋白的表達(dá)和分泌，減輕過氧化氫誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷。ADSCs與CTRP9聯(lián)合治療心肌梗死，可延長ADSCs在體內(nèi)的存留和存活、促進(jìn)ADSCs的遷移，減少心肌細(xì)胞死亡、減輕心臟纖維化和改善心室重塑，提高梗死后的心功能。CTRP9可在心肌梗死區(qū)域為干細(xì)胞的存留提供一個有利的微環(huán)境，從而提高干細(xì)胞的治療效果。

（三）與支架材料聯(lián)合應(yīng)用

生物支架材料如可注射的聚乳酸、蠶絲、明膠等，可為移植細(xì)胞提供合適的三維生長環(huán)境，避免使細(xì)胞直接接觸梗死組織，同時還可為心肌損傷區(qū)提供一種機械性支持，從而減小心室壁的壓力[22]。干細(xì)胞與支架材料聯(lián)合應(yīng)用可防止細(xì)胞快速丟失，增加移植干細(xì)胞的存留和存活。此外，在材料中負(fù)載生長因子或藥物還可進(jìn)一步提高細(xì)胞移植的療效[23]。

神經(jīng)調(diào)節(jié)素-1（neuregulin-1，NRG）是一種重要的生長因子，可以促進(jìn)細(xì)胞存活、心肌細(xì)胞增殖和血管形成。將ADSCs黏附于已囊入NRG的聚乳酸-羥基乙酸共聚物構(gòu)成的微粒中（ADSC-NRG-MPs），移植治療大鼠心肌梗死1 周后，巨噬細(xì)胞從促炎型向愈合型的轉(zhuǎn)化增加，3個月后移植細(xì)胞的存留增加、梗死面積減小、心肌細(xì)胞的增殖增加、小動脈和毛細(xì)血管的生成顯著增多，表明ADSC-NRG-MPs具有更好的組織修復(fù)能力[24]。Ma等[25]構(gòu)建聚乳酸-羥基乙酸-單甲氧基聚（聚乙二醇）（PLGA-mPEG）納米顆粒，并包裹褪黑素，實現(xiàn)褪黑素的可控釋放，同時防止褪黑素快速降解；體外研究發(fā)現(xiàn)，這種褪黑素納米顆粒可減少ADSCs缺氧損傷后p53-cyclophilin D復(fù)合物形成，阻止線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔開放，提高細(xì)胞的存活率；體內(nèi)實驗也表明，褪黑素納米顆粒與ADSCs聯(lián)合治療心肌梗死，可提高ADSCs的存活率，增強梗死后的心功能。Wang等[26]制備了一種具有等效心肌電導(dǎo)率和抗疲勞性能的可注射導(dǎo)電水凝膠，負(fù)載內(nèi)皮型一氧化氮合酶質(zhì)粒DNA納米復(fù)合體及ADSCs，移植治療大鼠心肌梗死。結(jié)果表明，內(nèi)皮型一氧化氮合酶和血管內(nèi)皮生長因子在心肌組織中的表達(dá)增多，心臟射血分?jǐn)?shù)增加、QRS間期縮短、梗死面積減少、纖維化程度減輕和血管密度增加，心功能明顯改善。Bao等[27]以π-π共軛環(huán)三聚氰胺作為核心合成多臂交聯(lián)劑，與改良的透明質(zhì)酸迅速交聯(lián)，再將氧化石墨烯與水凝膠相混合，制成一種柔軟、抗疲勞、可導(dǎo)電及可注射的水凝膠復(fù)合體，并囊入ADSCs，用于治療大鼠急性心肌梗死。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，心肌平滑肌肌動蛋白和連接蛋白43的表達(dá)顯著增加，有效地促進(jìn)了心臟機械和電信號的傳導(dǎo)。

支架材料與干細(xì)胞的協(xié)同作用在其他類型干細(xì)胞的移植研究中也得到證實。Andre等[22]將聚乙二醇水凝膠、人誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞來源心肌細(xì)胞和促紅細(xì)胞生成素聯(lián)合治療大鼠心肌梗死，與單純干細(xì)胞治療組相比，心功能明顯改善，梗死區(qū)室壁厚度和心肌含量顯著增加。Wang等[28]將胰島因子-1陽性的心臟祖細(xì)胞與豬小腸黏膜下層脫細(xì)胞基質(zhì)聯(lián)合治療心肌梗死，結(jié)果顯示左心室梗死面積減少，纖維化和心衰程度降低，心功能改善。這些研究對于提高ADSCs移植治療心肌梗死的療效具有較好的參考意義。

（四）ADSCs外泌體的應(yīng)用

干細(xì)胞來源外泌體是干細(xì)胞旁分泌活動的一種形式，目前已經(jīng)應(yīng)用于心肌梗死動物模型的治療。ADSCs外泌體中的miRNAs能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、遷移及血管形成，同時抑制細(xì)胞凋亡，改善梗死后的心功能[29]。Lee等[30]報道，在人ADSCs中過表達(dá)miRNA-301a可以下調(diào)細(xì)胞凋亡信號調(diào)節(jié)激酶-1的表達(dá)，從而增強受損心肌細(xì)胞的活力。Luo等[12]發(fā)現(xiàn)，富含miR-126的ADSCs外泌體可通過降低缺氧誘導(dǎo)的H9c2細(xì)胞炎性因子的表達(dá)而減輕細(xì)胞損傷，同時降低纖維化相關(guān)蛋白的表達(dá)，且可促進(jìn)微血管的生成和遷移。體內(nèi)研究顯示，富含miR-126的ADSCs外泌體可降低大鼠梗死區(qū)域心肌的纖維化，減少炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，增加血管的形成，減小梗死面積，改善心功能。Liu等[31]的研究表明，含有miR-93-5p的ADSCs外泌體靶向作用于Atg7和TLR4，可顯著抑制缺氧誘導(dǎo)的心肌組織自噬和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，從而減輕心肌細(xì)胞的損傷程度。Pan等[32]研究發(fā)現(xiàn)，含有miR-146a的ADSCs外泌體通過下調(diào)早期生長反應(yīng)因子的表達(dá)，激活TLR4/NF-κB信號通路、抑制急性心肌梗死誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡、減少炎癥反應(yīng)并抑制纖維化，從而提高梗死后治療效果。

三、展望

相較于其他種類的干細(xì)胞，ADSCs來源豐富、自體可取、取材容易和培養(yǎng)周期短，用于急性心肌梗死的干細(xì)胞移植治療具有較為現(xiàn)實的臨床應(yīng)用前景，但仍有較多問題需要解決：（1）需要繼續(xù)深入研究ADSCs治療心肌梗死的機制及核心相關(guān)因素；（2）需要進(jìn)一步研究ADSCs與其他手段如藥物、生物活性物和生物工程材料的聯(lián)合應(yīng)用；（3）需要開展大動物特別是代謝接近人類的動物的研究；（4）需要開展多中心合作的臨床研究并嚴(yán)格控制實驗質(zhì)量，確保多實驗同質(zhì)化。如此方能積累更多、更可靠的實驗數(shù)據(jù)，有效提高ADSCs移植治療的效果，最終使ADSCs移植治療心肌梗死進(jìn)入實際臨床應(yīng)用。