“心血管疾病是世界范围内死亡的主要原因。然而，尽管在药物和介入治疗方面有所改进，但首次心肌梗死(MI)后一年内，每3名男性中就有1名和每4名女性中就有1名死亡。跨国心血管综合征再生疗法联盟概述了与干细胞治疗心力衰竭的临床前和临床研究相关的许多挑战，并为推进这一领域提供了一系列指导方针和建议。间充质干细胞因其易获取，且免疫原性低等特点，在临床前研究中多用。”
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间充质干细胞治疗心脏疾病概述
间充质干细胞(MSCs)是治疗心功能不全的最常用的干细胞。MSC相对容易分离，并且可以在体内显着扩增。它们的免疫抑制特性及其缺乏免疫原性使它们成为细胞治疗的优良候选物。然而，细胞扩增、分离和表征的各种方法需要同一MSC定义。国际细胞疗法协会的间充质干细胞委员会标准：1.标准培养条件下的塑料粘附、2.CD105、CD73和CD90阳性，3.CD45、CD34、CD14和CD11b、CD79α或CD19阴性，4.HLA-DR(人类白细胞抗原-抗原D相关)和在体外分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨母细胞的能力。MSC具有额外的治疗优势；它们缺乏MHCII类抗原，不仅不能引发免疫应答（至少最初），而且下调了宿主自然杀伤细胞和T淋巴细胞。类似地，将人骨髓来源间充质干细胞(BM-MSC)异种移植到小鼠和之后移植到猪心脏中揭示了(低百分比的)MSC聚集到心肌中并分化成心肌细胞的能力。
与BM-MSCs相似的细胞在几乎每一个组织中都有发现；然而，大多数心脏研究都使用了骨髓来源，及一些其他组织，包括脂肪源性，和脐带(UC)血来源的MSCs。骨髓和脂肪来源的间充质干细胞最一贯地分化为骨、脂肪和软骨，并具有最高的自我更新能力。
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骨髓来源间充质干细胞
骨髓是干细胞治疗重要细胞来源，然而，干细胞仅占骨髓细胞的1％-3％，大多数是淋巴细胞；而且是不希望用于心脏修复的细胞：单核细胞、前脂肪细胞和成骨细胞。
MSCs的重要性质是它们可以回归到损伤部位的能力，研究表明,MSCs静脉注射后骨髓间充质干细胞迁移到缺血心脏组织中,在迁移中发挥作用的因素包括干细胞因子/c-kit(CD117)配体-受体复合体。自从发现MSCs回归心脏的能力,且受小鼠BM-MSCs在用5-氮杂环丁烷(5-Aza)处理时成为功能性心肌细胞的能力的鼓舞，研究的重点是改善心脏功能。
总体而言，在小型和大型动物中，对于急性心梗和慢性心梗，大多数（但并非全部）研究显示BM-MSCS给药后的心脏结构和功能得到改善。但确定精确的机制是困难的，因为随着时间很少的细胞保留在心肌中。共识是，有益的MSC效应主要是旁分泌，不仅涉及生长因子的分泌，还涉及微泡和外泌体，功能受到注射途径的影响。
小动物研究
在AMI模型中，Oric等人在心肌内注射(增强型绿色荧光蛋白,eGFP)标记骨髓衍生干细胞后，心功能得到改善。他们观察到eGFP+心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和心脏梗死区的血管结构，从而得出结论：骨髓来源的细胞可以移植和修复活体心肌。随着LVEF和血管生成的增强，梗死范围缩小和纤维化已成为动物实验中常见的发现之一。额外的好处包括减少凋亡，减少纤维化，增加血管内皮生长因子(VEGF)的表达，以及增加梗死区的局部血流量。
干细胞尤其是BM-MSCs的新用途是治疗特发性扩张型心肌病(DCM)。由于在不存在冠状动脉疾病的情况下缺乏不同的低灌注和收缩功能区域。一组在家兔中建立DCM模型。BM-MSCs与5-Aza预孵育，诱导分化为心肌细胞样细胞，并直接注射到心肌中，导致左心室收缩压力升高和左心室舒张末期压力降低。类似地，在大鼠DCM模型中，心肌纤维化的衰减也随VEGF的增加而减弱，左心室舒张末期压力显着降低，左心室收缩压力升高。
AMI后心肌内注射骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)后，纤维化明显减轻，骨髓间充质干细胞(MSCs)明显植入，分化为心肌细胞。虽然本研究显示MSCs的植入率很高，但大多数研究没有，植入率在注射细胞的6%到12%之间。为了提高植入率，Simpson等人开发了一个由人骨髓-MSCs组成的心外膜贴片，并将其固定在急性梗死区。一周后，23%的细胞植入心肌。4周时左室扩张较少，壁厚保存较好，但心功能无明显改善。作者将后一项发现归因于最初嵌入在贴片中的少量骨髓间充质干细胞(1×10^6)。
大动物研究
自体和同种异体BM-MSCs在猪和慢性MI模型中产生有益的效果。早期研究强调了在猪模型中MSCs的植入和三线分化（心肌细胞、内皮和血管平滑肌），在8周后在梗死区域发现了标记的BM-MSCs。这些细胞表达特定的蛋白，表明血管发生和肌细胞分化。成像和全面检查显示，在细胞治疗组中，LVFF和心内膜下厚度增加，疤痕大小减小。尽管发生了一些移植物植入，至少在短期内，共识的是，MSC疗法通过分泌生长因子、微囊泡和外泌体提供治疗效果。特别重要的是观察到心肌内注射BM-MSCspost-MI在Orkshire猪增加内源性CSCs的增殖。
在慢性缺血性心肌病的治疗中，BM-MSC治疗的重点是骨髓间充质干细胞减少纤维化和逆转重构的能力。在大体检查后，治疗组报告梗死区心肌变薄减少。组织学分析显示MSC植入后长达6个月。12周后，他们通过心肌内途径分别注射20×106和200×106个自体细胞。延迟强化显示低剂量组梗死范围缩小，高剂量组梗死体积减少。两组心肌壁增厚。MSC 组大鼠非梗死区收缩力增加，而大剂量组梗死区收缩力增加。Quevedo等人相似地测试了同种异体MSCs在猪慢性心肌梗死模型中的有效性和安全性。动物经心内膜注射。注射后12周，骨髓间充质干细胞移植，血管生成活跃，心肌血流量、左室射血分数、局部收缩力较安慰剂明显改善。
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Stro-1+骨髓来源间充质干细胞
骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)的一个亚群，BM祖细胞(MPC)，在过去几年中得到了一些关注。这些Stro-1+/CD 34−细胞是BM-Mscs.的一个不成熟的亚组分，除了具有自我更新的能力外，还可以分化为软骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞和平滑肌细胞。这种亚型的支持者认为，骨髓间充质干细胞一般很难完全定义，这种细胞亚型可以通过免疫选择分离出来，并且与传统的MSCs相比具有更强的复制和分化能力。用MPCs进行的动物研究已经取得了很好的结果。
大动物研究
急性梗死绵羊冠状动脉内注射同种异体MPCs。瘢痕大小减少40%，血管密度增加50%。另一组采用超声心动图引导心肌内异基因MPCs于4周后注入绵羊体内。在非缺血模型中，经心内膜注射同种异体细胞可降低左室射血分数，稳定左室射血分数，减少纤维化。
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脂肪来源干细胞
脂肪源性干细胞(AdSCs)是由脂肪组织的酶降解产生的，产生间质血管部分。基质血管部分经贴壁培养纯化至CD105+/CD34−。脂肪组织的分离(吸脂术)相对便宜，与BM相比具有更小的侵袭性，并且产生了大量的细胞。A的SCs能分泌类似于BM-MSC、和体外生长因子的生长因子，可以分化为心肌细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞，甚至起搏器细胞。例AdSCs，像BM-MSCs一样，由于缺乏MHCⅡ类而被免疫保护，它们可以改善功能并尽量减少EPCs的免疫排斥。鉴于这些相似之处，它们易于分离，而且BM-MSCs成功，人们对A的SCs改善衰竭心脏功能的潜力非常感兴趣。
小动物研究
虽然AdSCs和BM-MSCs总体表现相似，但Rasmussen等人进行了一项有趣的研究，他从一位老年缺血患者中分离出AdSC和BM-MSCs。1周后将这些细胞注射到大鼠心肌内.两种类型的细胞均不促进血管生成或缩小梗死范围，但Adscs改善了LVEFF。这一结果表明，随着细胞年龄的增长，治疗效果不同。虽然目前没有在人体试验中使用，但棕色脂肪组织在动物研究中可能显示出前景。对大鼠的研究表明，CD29和CD133亚型棕色脂肪组织通过诱导心肌细胞增殖，减少梗死面积，改善左室功能。然而，需要更多的临床前试验，因为大多数临床前研究都是在急性环境下对小鼠或大鼠的白色脂肪组织进行的。研究了从CD90−的AdSCs中分离并保持心肌和骨骼肌蛋白表达能力的脂肪源性心肌细胞的治疗作用。结扎LAD 3天后，在冠状动脉内注入脂肪源性心肌细胞。4周后，小鼠表现出重塑减少，血管生成增加，EF稳定。
大动物研究
猪模型经冠状动脉灌注AMI后引入ADSCs。28天后，分析显示灌注缺损明显减少，EF、血管密度和壁厚增加。与AdSCs有关的研究大多采用急性心肌梗死模型，而1组用兔进行慢性缺血研究。心肌梗死后3周，将AdSCs直接注入梗死心肌.与对照组相比，注射5周后AdSCs与血管密度、左室射血分数及舒张末期容积改善有关.然而，并不是所有的研究都表明adscs是非常有益的。冠状动脉内注射异基因AdSCs改善灌注，但不能改善左室射血分数(左室射血分数)，但给药途径可能影响细胞的疗效(见下文)。心肌梗死后4周，在人源化猪体内应用AdSCs也能改善灌注，缩小梗死面积，但只有当AdSCs浓度最高(4×106个/kg)时，较低浓度对这两个参数均无影响。
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脐带间充质干细胞
成纤维细胞样细胞于20世纪90年代初从UC(沃顿胶)结缔组织中分离出来，成为MSCs的来源。这些细胞以其无创的易提取性、高的MSC产率和较短的倍增时间而引起人们的兴趣。关于UC血液和UC基质MSCs的临床前数据有限，然而临床试验正在进行中。BM-MSCs和UC血MSCs的转录特征比较显示了不同的基因表达谱.例如，UC血MSCs表现出更高的表达与细胞粘附、增殖和免疫系统功能神经营养支持相关的基因表达，表明这些细胞比BM-MSC更适合神经退行性疾病。
小动物研究
一组在急性缺血性设置中检测了小鼠模型。在直接心肌内注射人UC基质MSCs后，在MI后2周保留了收缩功能，但与对照组相比，梗死面积无差异，两组均经历了心室壁变薄和扩张。组织学上，心肌中缺乏细胞植入，这可能表明心室保留机制是由于旁分泌效应。具有DCM的转基因小鼠模型接受人UCMSC的心肌内注射。一个月后，LVEF升高，心脏重量：体重比降低10%，与安慰剂对照小鼠相比，细胞治疗组的腔扩张减少。组织学上，VEGF和IGF-1(胰岛素样生长因子-1)上调，血管生成增加，而凋亡、纤维化和空泡化全部减少，大鼠DCM被人UC基质MSC处理，导致纤维化和心功能不全。作者认为，这些细胞至少部分地通过抑制TNF(肿瘤坏死因子)-和TGF(转化生长因子)-1/Erk1/2(细胞外信号-调节激酶1/2)信号而工作。Roura等人建立了纤维蛋白贴剂，以促进急性梗塞小鼠的UC血液MSC的功效。在植入后4周将细胞保留在贴剂内。与对照组相比，贴片治疗组梗死疤痕较小(16%vs49%)，心肌血管生成增加，Latifpouretal将人UC基质MSCs注射到AMI的兔模型中的氰基区。30天后LVEF显着改善，有细胞植入、减少疤痕大小和慢性炎症标志物的证据。
大动物研究
Zhang等人在AMI后首次在猪中使用人沃顿胶MSC。在细胞内注射6周后，观察到细胞处理组的灌注改善，注射细胞的植入，其中一些似乎已分化为心肌细胞和血管内皮细胞。此外，与安慰剂相比，在治疗组中表达C-kit的未成熟心肌细胞的增殖、细胞凋亡减少以及LVEF增加。
总之，从多种组织中获得的骨髓间充质干细胞已显示出治疗效果。它们的作用类似，减少疤痕的大小和免疫反应，增加灌注，改善心脏功能。虽然骨髓间充质干细胞已经被用于大多数干细胞研究，但许多其他干细胞促进了心脏修复。
主要参考文献
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