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急性心肌梗死（AMI）后可导致心肌细胞死亡，而心肌细胞缺乏增殖能力，在心肌损伤发生后不能再生，只能由成纤维细胞填充，最终被瘢痕组织所替代，并逐步发生心室重构形成慢性心力衰竭。当前治疗AMI的方法主要有药物溶栓治疗，经皮冠状动脉腔内成形术（PTCA）、冠状动脉旁路移植术（CABG），虽然在一定程度上可以改善患者的症状，但均难以从根本上恢复心肌细胞数量。近年来，随着对骨髓干细胞（marrow stem cells，MSCs）研究认识的深入，人们发现MSCs可以分化为心肌细胞、血管内皮细胞等，而且移植体内后可以改善心功能，从而为AMI治疗带来了新的希望 ［1，2］ 。目前利用MSCs治疗AMI的研究大体可以分为两个方面，即骨髓干细胞移植和骨髓干细胞动员。前者程序复杂，牵涉到干细胞分离、扩增、移植途径选择等，且其体外准备时间较长，因此可能会错过AMI最佳治疗时间。而骨髓干细胞经动员后可自行归巢于心梗后心肌缺血组织，并分化为内皮细胞而在成体引起血管生成（vasculogenesis）以及在特定微环境下分化为心肌细胞，且动员程序较简单，故其应用前景会更好。
1 骨髓干细胞概述
传统观点认为，MSCs属于机体组织特异性干细胞，只能定向分化为各系细胞和免疫细胞。近年研究 ［3，4］ 发现，某些成体干细胞不但能再生其特定组织，而且可在一定环境下转变生成其他组织系统的细胞，即跨系统甚至跨胚层分化发育，这种特性被称做“可塑性（plasticity）”或“横向分化（tranxdifferentiatin）”。目前认为骨髓中主要含有以下两类干细胞:骨髓基质干细胞（bone marrow stromal stem cells）和造血干细胞（HSCs），均属于骨髓单个核细胞群。近来研究发现骨髓基质干细胞分化能力极强，可以分化为包括心肌细胞在内的多种组织细胞。Makino等 ［1］ 从鼠的股骨中分离出骨髓基质干细胞后，用5-氮胞苷在体外诱导，大约有30%的基质干细胞分化为类心肌细胞，从中还检测到了类心肌收缩蛋白。随后Ferrari等 ［5］ 研究证实骨髓来源的基质干细胞通过静脉注射后可迁移到损伤肌组织处，分化为肌细胞，进行损伤修复。随着研究的深入，许多实验 ［6，7］ 证实HSCs也具有多向分化的潜能，HSCs通过不对称分裂，一方面可维持自身干细胞的数量相对稳定，另一方面可分化为各种血细胞和其他组织细胞如心肌细胞、平滑肌细胞以及血管内皮细胞等。此外，许多研究表明，内皮祖细胞（endothelial progenitor cell，EPC）可能就是HSCs ［5］ ，它具有胚胎成血管细胞的某些特性，是血管内皮细胞的前体细胞，表达CD34 +［8，9］ 。将其从静脉注射到裸鼠心梗模型体内，2天后这种标记的干细胞即被发现已迁移到梗死灶内，诱导病灶内的微血管增殖与再生，抑制病灶周围心肌细胞凋亡和心肌重构，减少瘢痕形成。证实AMI能动员骨髓成血管细胞参与梗死灶内的血管重生 ［10］ 。
2 骨髓干细胞治疗急性心肌梗死的机制
MSCs治疗AMI的机制目前尚不十分清楚，其过程可能包括3个环节，即动员、归巢及分化过程。
2.1 动员 骨髓释放其干细胞到外周血的现象为MSCs动员。目前所使用的动员剂主要有粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、粒巨细胞集落刺激因子（GM-CSF）、血管内皮生长因子（VEGF）等。关于MSCs动员的机制在造血系统研究得较多，普遍的观点认为:干细胞动员剂通过改变骨髓干细胞与骨髓基质间的相互作用，在细胞黏附分子、趋化因子和生长因子的参与下，从而影响干细胞的黏附、迁移和定居特性，使干细胞穿过基质膜和血管内皮层而进入循环血流中，使循环池中的干细胞数量增加 ［11］ 。最近Anversa等 ［12］ 提出心肌干细胞（cardiac stem cells，CSC）有可能存在，是否为干细胞动员剂直接动员CSC起到治疗作用有待进一步研究。
2.2 归巢 多项研究证明MSCs有向缺血组织归巢的特征，其详细机制尚不清楚。目前认为 ［7］ ，MSCs的归巢是由黏附分子和趋化分子介导的，该过程有骨髓内皮细胞、造血干细胞、骨髓造血微环境及其分泌或表达的分子共同参与。目前已知免疫球蛋白超家族、选择素家族、整合素家族、CD44四大类黏附分子均参与了该过程。心肌梗死后缺血区存在炎症反应，各种炎症介质的释放、粒单核细胞浸润、肥大细胞激活、细胞外基质蛋白的降解、内皮细胞和心肌细胞黏附因子的表达，被认为是MSCs归巢的重要条件。
2.3 分化 研究表明，MSCs定居到损伤组织后，可根据所处微环境而产生定向分化，成为心肌细胞、肝细胞或神经细胞等。Orlic等 ［2］ 将Lin（-）、C-kit（+）的原始骨髓干细胞移植到大鼠心肌梗死局部，发现移植细胞也可以分化产生心肌细胞、内皮细胞、平滑肌细胞等。Condorelli等 ［13］ 研究发现乳鼠心肌细胞与胎鼠的内皮祖细胞（EPC）共同培养，EPC可发生心肌定向分化，并且发现只有与乳鼠心肌细胞直接接触的内皮细胞方能分化为心肌细胞。这些研究提示MSCs在心脏局部有定向分化为心肌细胞的潜能。另有研究 ［6］ 表明，移居到缺血区的MSCs在局部环境诱导下可分化成原始的血管结构，参与缺血区的血管形成（vasculogene-sis）。此外，MSCs还可上调局部血管内皮生长因子（VEGF）的表达 ［14］ ，而这些生长因子则是血管再生的强诱导剂。最近，Ying等 ［15］ 将转基因雌性小鼠神经干细胞或MSCs与雄性鼠胚胎干细胞体处混合培养，可见细胞融合现象，因此提出细胞融合可能是干细胞定向分化的一种合理解释。
3 骨髓干细胞动员治疗急性心肌梗死的研究现状
Orlic等 ［7］ 预先用SCF与G-CSF动员小鼠骨髓干细胞，5天后结扎小鼠冠脉制成心梗模型。在心肌梗死后第3天，测得外周血循环中的干细胞（C-kit + 、Lin - ）较正常升高了250倍，27天后实验组小鼠生存率为73%，而对照组仅17%;免疫组化分析显示，27天后在坏死区形成的新生的心肌组织占瘢痕组织面积的76%，有新生的心肌细胞和血管。在新生较粗的血管中，可见血管壁由几层平滑肌细胞组成，新生血管与原有冠脉融合。新生的心肌细胞由坏死周边向中心延伸，由心内膜向心外膜生长。对照组无新生心肌细胞。心功能显著高于对照组。实验组15只小鼠中，4只死亡的小鼠多在心肌梗死后1周内，免疫组化检查也可见新生的心肌细胞，考虑死亡原因是心肌梗死本身引起，常不影响骨髓干细胞动员的治疗效果。陈运贤等 ［16］ 用G-CSF动员急性心肌梗死大鼠的自体骨髓干细胞，发现早期梗死灶内有大量单个核细胞浸润，同时伴有心肌细胞再生，部分浸润的单个核细胞和新生的心肌细胞表达CD34抗原，推测可能为骨髓来源的造血干细胞或骨髓成血管细胞向心肌细胞和血管分化。G-CSF治疗组大鼠梗死面积和瘢痕面积均明显小于对照组。随后陈运贤等 ［17］ 对25例AMI用G-CSF动员MSCs进行治疗，观察到动员组与对照组相比梗死面积明显减少，心功能明显改善。尽管这一治疗方案目前仍限于动物研究和小样本临床试验，但其结果令人鼓舞。
4 问题与展望
MSCs动员作为治疗AMI的一种新方法，有其他传统治 疗方法所不可比拟的优势，如不需外科手术，无创伤;不存在免疫排斥反应;可增加梗死区内有功能的心肌细胞数量和新生血管等。但研究尚处于初级阶段，还存在一系列需要解决的问题，如治疗方案的确定，包括有效治疗时间窗的确定、动员的最佳程序问题、MSCs治疗的靶向性和高效性问题、特异性更高的动员剂的研制等。总之，干细胞动员以其方便、安全、易行等特点，将会成为治疗急性心肌梗死的一种新的有效方法。
参考文献
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16 陈运贤，欧瑞明，钟雪云，等.粒细胞集落刺激因子动员骨髓干细胞治疗大鼠急性心肌梗死.中国病理生理杂志，2002，18:1-3.
17 陈运贤，欧瑞明，钟雪云，等.自体骨髓干细胞原位移植治疗急性心肌梗死的临床研究.中国病理生理杂志，2003，19（4）:452-454.
（编辑新 竹）
作者单位:261021山东潍坊解放军第89医院四病区心内科
山东青岛大学医学院心内科