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1、复旦大学附属中山医院复旦大学附属中山医院上海市心血管病研究所上海市心血管病研究所冠心病干细胞治疗进展冠心病干细胞治疗进展 邹邹 云云 增增曾几何时曾几何时-心肌细胞是终末分化细胞心肌细胞是终末分化细胞ONE WAYONE WAY生命的单行线生命的单行线心肌细胞死亡心肌细胞死亡心肌细胞死亡心肌细胞死亡/ / / /细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏心肌重构心肌重构心肌重构心肌重构/ / / /心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心室扩张心室扩张心室扩张心室扩张心力衰竭心力衰竭心力衰竭心力衰竭血管破坏血管破坏血管破坏血管破坏心肌缺血心肌缺血心肌缺血心肌缺血心肌细胞死亡心肌
2、细胞死亡心肌细胞死亡心肌细胞死亡/ / / /细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏心肌重构心肌重构心肌重构心肌重构/ / / /心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心室扩张心室扩张心室扩张心室扩张心力衰竭心力衰竭心力衰竭心力衰竭血管破坏血管破坏血管破坏血管破坏心肌缺血心肌缺血心肌缺血心肌缺血Without regeneration of Without regeneration of myocardium and blood myocardium and blood vesselvesselDrugsDrugsStentStentCABGCABG心肌细胞死亡心肌细胞死亡
3、心肌细胞死亡心肌细胞死亡/ / / /细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏细胞外间质破坏心肌重构心肌重构心肌重构心肌重构/ / / /心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心肌纤维化心室扩张心室扩张心室扩张心室扩张心力衰竭心力衰竭心力衰竭心力衰竭血管破坏血管破坏血管破坏血管破坏心肌缺血心肌缺血心肌缺血心肌缺血如何再生心肌？如何再生心肌？Without regeneration of Without regeneration of myocardium and blood myocardium and blood vesselvesselDrugsDrugsStentStentCABGCABG M
4、NCs for AMI (2001.03.30 )MNCs for AMI (2001.03.30 )燎原星火：干细胞的出现燎原星火：干细胞的出现-心肌再心肌再生生Embryonic Stem CellsBone Marrow Stem CellsSkeletal Muscle CellsAdipose-Derived Stem CellsPeripheral or Adult Progenitor CellsiPS Cells干细胞治疗研究发展历程干细胞治疗研究发展历程Murry CE , 2004Murry CE , 2004Balsam LB , 2004Balsam LB , 2004
5、Chen SL, 2004Chen SL, 2004Ge JB, 2006Ge JB, 2006Zeiher AM, 2007Zeiher AM, 2007Guan HM, 2007Guan HM, 2007Gao LR, 2006Gao LR, 2006开端开端Murry,1996Murry,1996Taylor,1998Taylor,1998Orlic, 2001Orlic, 2001临床研究临床研究的兴起的兴起移植途径移植途径适应症探索适应症探索 安全性研究安全性研究 有效性研究有效性研究Strauer BE, 2002Strauer BE, 2002Stamm C , 2003Stam
6、m C , 2003Perin EC, 2003Perin EC, 2003Kamibata, 2002 Kamibata, 2002 Patel AN, 2005Patel AN, 2005Siminiak TSiminiak T , 2005 , 2005Archundia A, 2005Archundia A, 2005Zeiher AM, 2006 Zeiher AM, 2006 Gao LR, 2006Gao LR, 2006Wang Y, 2005Wang Y, 2005Zhang SH, 2006Zhang SH, 2006Kang HJ , 2004Kang HJ , 2004
7、Menasche P , 2003Menasche P , 2003Yoon YSYoon YS , 2004 , 2004Rubio DRubio D , 2005 , 2005Fernandes S, 2006Fernandes S, 2006Guan HM, 2007Guan HM, 2007Bench to Bedside 困惑和思考困惑和思考。Bench workBedside trialsBench workBedside trials干细胞移植治疗存在的问题：干细胞移植治疗存在的问题： 安全性？有效性安全性？有效性? ? 移植对象移植对象: : 谁是最合适群体？谁是最合适群体？
8、移植本身移植本身: : 细胞细胞: : 最合适细胞类型最合适细胞类型? ? 时间时间: : 最佳移植时间？最佳移植时间？ 途径途径: : 最佳移植途径？最佳移植途径？ 剂量剂量: : 细胞数量与次数？细胞数量与次数？ 作用机制作用机制: : 再生和再生和/ /或其他？或其他？ 细胞命运细胞命运: :示踪？示踪？ 恶性肿瘤：胚胎干细胞恶性肿瘤：胚胎干细胞 致心律失常：成肌干细胞致心律失常：成肌干细胞 支架内再狭窄：支架内再狭窄：G G-CSFCSF动员动员 加速动脉粥样硬化加速动脉粥样硬化 微栓塞微栓塞 安全性与移植细胞类型和方法有关安全性与移植细胞类型和方法有关细胞移植的安全性细胞移植的安全性
9、? ?BOOSTBOOST：临床益处：临床益处1818个月与对照组无差异个月与对照组无差异细胞移植的有效性细胞移植的有效性? ?目前的主要移植对象目前的主要移植对象: : AMI AMI移植对象扩大：移植对象扩大：陈旧性陈旧性MIMI 缺血性心肌病缺血性心肌病 心肌炎心肌病心肌炎心肌病 心律失常心律失常 先天性心脏病先天性心脏病 心脏瓣膜病心脏瓣膜病细胞移植的适应症细胞移植的适应症? ?细胞移植的时机细胞移植的时机? ?毛细血管通透性高，毛细血管通透性高，炎症细胞因子大量炎症细胞因子大量分泌分泌细胞因子分泌减少细胞因子分泌减少疤痕尚未形成疤痕尚未形成疤痕形成，归巢受疤痕形成，归巢受限限早早 期
10、期 心梗后心梗后1 1天到天到1 1周周 中中 期期 心梗后心梗后1 1周到周到1 1月月晚晚 期期 心梗后心梗后1 1月以后月以后 Huang RC et al. Heart 2008Huang RC et al. Heart 2008A: BMC transplantation within 24h after AMIA: BMC transplantation within 24h after AMIB: BMC transplantation 3-7d after AMIB: BMC transplantation 3-7d after AMIC: BMC transplantatio
11、n 7-30d after AMIC: BMC transplantation 7-30d after AMI细胞移植的时机细胞移植的时机? ?ABC骨髓干细胞骨髓干细胞Mononuclear cellsHematopoietic stem cells: CD34+cells Endothelial prognitor cells AC133+cellsMesenchymal stem cells成肌细胞成肌细胞Skeletal myoblast外周血干细胞外周血干细胞Mononuclear cellsCD34+cellsEndothelial prognitor cells集落刺激因子集落刺
12、激因子G-CSF细胞治疗的途径细胞治疗的途径冠脉内注射冠脉内注射静脉内注射静脉内注射心肌内注射心肌内注射脂肪干细胞脂肪干细胞Adipocyte stem cell细胞移植的作用机制？细胞移植的作用机制？新生心肌细胞新生心肌细胞血管新生血管新生促使心脏干细胞分化促使心脏干细胞分化内分泌内分泌/ /旁分泌旁分泌抗凋亡抗凋亡抗胶原增殖抗胶原增殖促使内源性干细胞归巢促使内源性干细胞归巢MRI: LVEF improved significantly after repeat cell MRI: LVEF improved significantly after repeat cell transfer
13、transfer移植方式移植方式: :单次单次? ?多次多次? ?Yao K et al. Eur J Heart Fail. 2009 胚胎干细胞胚胎干细胞(ES)(ES): : 万能干细胞万能干细胞, , 伦理学等因素应用受限伦理学等因素应用受限 成体干细胞成体干细胞: : 多能干细胞多能干细胞 成肌干细胞成肌干细胞: : 与宿主心肌细胞无法融合与宿主心肌细胞无法融合 骨髓干细胞骨髓干细胞: : 获取方便；无伦理学和免疫源性问题获取方便；无伦理学和免疫源性问题基质干细胞基质干细胞单个核细胞单个核细胞造血干细胞造血干细胞边缘群细胞边缘群细胞 诱导型胚胎干细胞诱导型胚胎干细胞(iPS);(iP
14、S); 人兽混合人兽混合ES;ES; 体细胞转分体细胞转分化化: : 处于基础研究阶段处于基础研究阶段 内皮组细胞内皮组细胞: : 一定的成血管作用一定的成血管作用 心脏干细胞心脏干细胞: : 获取不易，存在争议获取不易，存在争议 脂肪干细胞脂肪干细胞: : 来源丰富，获取方便来源丰富，获取方便, ,分化率问分化率问题题移植的细胞类型移植的细胞类型? ?成肌干细胞成肌干细胞成肌干细胞：量大的优势与心肌细胞的融合缺乏连接蛋白表达 无法高质量与宿主 心肌细胞融合旁分泌或自分泌不足潜在至心律失常 Circ Res 2004Fusion Between Cardiac and Skeletal Mus
15、cle CellsFusion Between Cardiac and Skeletal Muscle Cells内皮祖细胞内皮祖细胞Mechanisms of EPC-mediated neovascularizationMechanisms of EPC-mediated neovascularizationJ Mol Cell Cardiol 2008内皮祖细胞内皮祖细胞一定的成血管作用一定的成血管作用无法再生心肌无法再生心肌外周血外周血EPCEPC数量较少数量较少临床实验结果不一致临床实验结果不一致具有心肌样分化潜能分化率低发育和定向诱导机制不清脂肪干细胞脂肪干细胞脂肪干细胞脂肪干细胞
16、Day10Day17Day24并非所有骨髓细胞均可重建心肌骨髓干细胞中造血干细胞并不能修复梗死心脏纯化骨髓干细胞中的有效成分，是决定干细胞治疗效果的先决条件Deten,A Deten,A et alet al. . Cardiovasc. Res.Cardiovasc. Res. 2005, 65: 52 2005, 65: 52 63 63骨髓干细胞骨髓干细胞骨髓干细胞骨髓干细胞心脏干细胞心脏干细胞-干细胞新兴的希望干细胞新兴的希望Sca-1 Sca-1 + +cellscellsc-Kit c-Kit + +cellscellsIsl-1 Isl-1 + + cells cellsWt1
17、Wt1 + + cells cellsCardiac SP cells Cardiac SP cells Sca1Sca1+ +细胞经诱导后表达心肌标志，经移植能够与心脏组织整合细胞经诱导后表达心肌标志，经移植能够与心脏组织整合J. Biol.J. Biol. Chem. Chem. 20042004小鼠心脏小鼠心脏Sca-1Sca-1+ +细胞细胞PNAS PNAS 20032003GATA4/GATA4/cTnTcTnTANP/ANP/cTnTcTnTMLC-2vMLC-2vBeltrami AP Beltrami AP et alet al. . CellCell 2003, 114:7
18、63-776 2003, 114:763-776c-kitc-kit Nkx2.5 Nkx2.5 neuclei neuclei -SMA-SMA生理状态已经存在的生理状态已经存在的c-kitc-kit+ +细胞可以改善心梗后的心功能细胞可以改善心梗后的心功能小鼠心脏小鼠心脏c-Kitc-Kit+ +细胞细胞MouseMouseRatRatPostnatal Isl-1 Postnatal Isl-1 + + cardiac blasts enter cardiac blasts enter differentiated cardiomyocyte lineagesdifferentiated
19、 cardiomyocyte lineagesHumanHumanChien KChien K et al. Nature et al. Nature 2005 2005心脏心脏Isl-1Isl-1+ +细胞细胞把细胞置于一层薄薄的高分子膜上，让它们成环形排列。这些细胞会自发重新组合，最后形成一片心脏组织，这块组织的形状则由供细胞繁衍的空间决定。 心脏干细胞在培育出心脏肌肉组织 Science 2009成体心脏外膜下存在成体心脏外膜下存在Wt1(+)Wt1(+)细胞，在心脏发育中可以分化成为具细胞，在心脏发育中可以分化成为具有功能的心肌细胞有功能的心肌细胞NatureNature 2008 2
20、008心脏心脏Wt1Wt1+ +细胞细胞红色为示踪剂，绿色为红色为示踪剂，绿色为Actin-1Actin-1。FEBS LettFEBS Lett. 2002. 2002Circ ResCirc Res. 2005. 2005心脏心脏SPSP细胞具有增殖和分化的潜力细胞具有增殖和分化的潜力心脏心脏SPSP细胞细胞心脏心脏SPSP细胞细胞p目前的研究仅限于原代分离的细胞和细胞系目前的研究仅限于原代分离的细胞和细胞系p能否进行有效的体外扩增能否进行有效的体外扩增? ?分离分离心脏心脏SPSP细胞细胞特定条件下特定条件下体外扩增体外扩增诱导分化诱导分化心肌内移植心肌内移植我们的心脏我们的心脏SPSP
21、细胞探索性研究细胞探索性研究心脏心脏SPSP细胞的分选和培养细胞的分选和培养7-107-10天出现集落样生长细胞群天出现集落样生长细胞群心脏心脏SPSP细胞细胞ECECCMCMSMCSMCCPCCPC心脏心脏SPSP细胞的分化细胞的分化ECCMSMCCPC经体外传代培养的心脏经体外传代培养的心脏SPSP细胞仍然细胞仍然具有分化潜力具有分化潜力第第2 2代代: : MHC MHC nucleinuclei第第6 6代代: : GATA4GATA4nucleinuclei第第6 6代代: : MHCMHC nucleinuclei经过经过DilDil标记的标记的SPSP细胞细胞心梗后心梗后SPSP
22、细胞的移植细胞的移植移植后的观察移植后的观察体外扩增的心脏体外扩增的心脏SPSP细胞的心肌内移植细胞的心肌内移植体外扩增的心脏体外扩增的心脏SPSP移植后的分化移植后的分化 DiIDiI : : 标记细标记细胞胞 FITCFITC : : MHCMHC DAPI DAPI : : nucleinuclei一周二周四周*体外扩增的心脏体外扩增的心脏SPSP移植后改善心梗移植后改善心梗后心脏射血分数后心脏射血分数万能干细胞万能干细胞（ES, iPSES, iPS等）等）增殖增殖/分化诱导分化诱导细胞移植细胞移植骨髓干细胞骨髓干细胞外周血干细胞外周血干细胞组织干细胞组织干细胞( (心脏，脂肪等）心脏，脂肪等）心脏祖细胞心脏祖细胞生长因子生长因子（G-CSF, IGFG-CSF, IGF等）等）心脏再生心脏再生分化分化增殖增殖心脏干细胞心脏干细胞融合和交通融合和交通存活存活环环境境因因素素克克隆隆技技术术总结与展望总结与展望谢谢 谢！谢！
