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新综述:治疗缺血性心脏病,干细胞及外泌体发挥越来越重要的作用

来源:博雅

日期: 2022.04.01

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世卫组织数据显示,2019 年全球有 1790 万人死于心血管疾病,约占全球所有死亡人数 的32%,其中缺血性心脏病是心血管疾病患者死亡的重要原因[1]。尽管当前有溶栓、冠脉介入手术等方式可重新开通闭塞、狭窄的冠脉,及时挽救濒临缺血坏死的心肌,从而阻止心脏功能进一步下降,达到降低患者死亡率的目的,但是以上治疗方法无法拯救已缺血坏死的心肌细胞,也无法解决永久性心肌组织丢失的问题。

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近年来,干细胞及干细胞外泌体被广泛应用到缺血性心脏病的治疗研究当中,为解决永久性心肌组织丢失提供了新思路。近日,国际研究学者在European Journal of Pharmacology杂志上发表综述 [2],系统总结了源自干细胞的外泌体在缺血性心脏病中存在的特性以及作用。越来越多的证据表明,干细胞来源的外泌体作为治疗缺血性心脏病的潜在疗法所能发挥的作用越来越大。


解答

为什么干细胞及外泌体可以治疗缺血性心脏病?


心肌细胞无法进行分裂增殖,心肌中也没有存留类似干细胞的多潜能细胞。因此,一旦心肌细胞出现死亡,那就是不可逆的!缺血性心脏病指的是心脏缺血,导致心肌细胞出现缺血性坏死或凋亡,使心肌细胞数量减少,长此以往最终导致心力衰竭。

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随着深入的研究,越来越多证据证明干细胞疗法可再生修复损伤心肌,改善心脏功能。干细胞来源广、修复力强、可多向分化以及免疫原性低,不仅可分化为心肌细胞,同时还可以促进血管、心肌细胞再生,改善心肌功能,是当前心脏修复研究热点之一。


除此之外,有些研究者还将研究范围扩大到干细胞来源的外泌体。外泌体是干细胞分泌的蛋白质、脂质和核酸等成分的膜囊结构,其具有稳定性、一般耐受性和低副作用、易于分离和功效等特点。


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有些研究者分析,干细胞之所以可以修复心肌损伤,都是通过分泌外泌体来达到修复作用的。外泌体在体内流动,例如通过调节某些miRNAs,可以调节心脏细胞之间的相互交流,通常通过各种信号机制增强心脏保护特性,导致血管生成增强,防止凋亡和减少纤维化。


以上种种使其成为理想的缺血性心脏病治疗的候选药物之一。


文献佐证

干细胞及外泌体治疗缺血性心脏病的效果


近年来,相继有文献发表了干细胞及其外泌体治疗缺血性心脏病的临床研究数据。2012年,柳叶刀杂志发表了一项关于缺血性心肌病患者的前瞻性试验[3],共纳入了25例患者,分为两组,一组接受心球衍生细胞(心脏祖细胞,CDC),一组接受标准治疗。输注CDC后24小时内无并发症报告。经过6个月的随访,两组均无患者死亡、也没有发生心脏肿瘤或关于心脏的不良事件。


在第6个月时与对照组相比,磁共振成像(MRI)分析的CDC组患者瘢痕体积减少,心脏活力、局部收缩力增强,局部收缩期室壁增厚也显著增加。这项研究也证实了基于细胞的疗法可以改善患者的心脏情况。


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图来自文献[3]


2021年,国内研究者开发了一种微创外泌体喷雾剂[4],可帮助修复心肌梗塞后的大鼠心脏。他们将外泌体、纤维蛋白原(可促进血液凝固)混合,然后将外泌体-纤维蛋白原溶液和凝血酶(可使纤维蛋白原凝聚)溶液置于双腔注射器中,通过一个小的胸部切口将溶液喷洒到受损心脏上时,此时三种液体混合,形成了一种粘在心脏上的含有外泌体的凝胶,不仅改善了心脏功能,减少了纤维化,还促进了损伤后心脏的内源性血管生成。相比于手术,这种方式更方便、更安全,且外泌体喷雾持续时间更长,伤口愈合更好。


小结:当前,一直没有可以逆转缺血性心脏病所引起的心肌损伤的有效治疗方法,众多学者致力于研究干细胞、干细胞外泌体等新型治疗药物来逆转心肌缺血性坏死。越来越多数据显示,二者均可以从根本上改善患者心脏情况,从而使得患者获得更好的预后。相信,未来随着研究的进一步深入,有望实现缺血性心脏病的新疗法,使得更多人获益。

参考文献

[1] https://www.who.int/health-topics/cardiovascular-diseases

 [2] Dehkordi NR, Dehkordi NR, Farjoo MH. Therapeutic properties of stem cell-derived exosomes in ischemic heart disease. Eur J Pharmacol. 2022;920:174839.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35189089/

 [3]Makkar RR, Smith RR, Cheng K, et al. Intracoronary cardiosphere-derived cells for heart regeneration after myocardial infarction (CADUCEUS): a prospective, randomised phase 1 trial. Lancet. 2012;379(9819):895-904.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22336189/

[4]  Yao J, Huang K, Zhu D, Chen T, Jiang Y, Zhang J, Mi L, Xuan H, Hu S, Li J, Zhou Y, Cheng K. A Minimally Invasive Exosome Spray Repairs Heart after Myocardial Infarction. ACS Nano. 2021 Jun 21.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34152126/


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