国外医学·心血管疾病分册1999年9月第26卷第6期

贵州省安顺市302医院（561000）

史宇恒 魏宽海*综述 吴赛珠*审校

摘 要 通过四种方法可实现坏死心肌的修复；周边心肌细胞的增殖、诱导肉芽组织向心肌细胞分化、心肌细胞移植以及骨骼肌或成肌细胞移植。

关键词：心肌梗死 心肌修复 细胞移植

心肌梗死的患者即使能有幸度过急性期，心肌常不能完全修复而留下面积不等的坏死区。坏死心肌的持续存在会引起许多后期并发症，如室壁瘤、心脏破裂、心力衰竭、附壁血栓形成和心律失常等，威胁着病人的生命。因而许多学者从不同侧面进行了坏死心肌修复的研究，综合起来主要有四种方法。

1 周边心肌细胞的增殖

心肌梗死后，坏死区周边的一部分心肌细胞受炎症刺激后可合成IGF-1及其受体，它们的结合可引起两种心肌细胞后期生长调控基因——增殖细胞核杭原(proliferating cell nuclear antigen,PCNA)基因和组蛋白H₃基因的表达，从而诱导细胞进入S期合成DNA并进行有丝分裂。通过这些心肌细胞的分裂增殖可在一定程度上修复坏死心肌^[1]。但是，由于重新进入细胞周期的心肌细胞数量较少且其增殖能力有限，因而通过这种方法修复的心肌远远不能满足需要。有学者发现心肌细胞可产生一些因子如cyclin、P₅₃、P₁₇₀等^[2，3]，这些因子具有调控心肌细胞增殖和分化的作用。但是由于它们的作用有限，目前尚不能将此作为修复坏死心肌的方法。

2 诱导肉芽组织向肌细胞分化

正常情况下心肌坏死后，局部逐渐由肉芽组织替代，最终形成瘢痕，引起许多不良后果。心肌细胞和成纤维细胞都来自中胚层，这就给人一个启示：能否诱导肉芽组织中的成纤维细胞分化为肌细胞来修复坏死心肌？定向成肌基因（myogenic determination genes,myoD）与生肌素(myoenin)基因的发现和研究增加了这种可能性^[4，5]。因为这些基因的表达产物可诱导许多种已分化的细胞（如成纤维细胞、脂肪细胞、平滑肌细胞、软骨细胞和肿瘤细胞等）转化为骨骼肌细胞。

Murry等^[6]将myoD转入鼠内表明心肌坏死后形成的肉芽组织内的细胞能定向分化为骨骼肌细胞。但是由于myoD转入率（80%）和转入后的表达率（最高14%）较低，所以由此途径生成的肌细胞较少。只有进一步在技术方法上进行完善，才能发挥更好的作用。另外，通过这种方法生成的为骨骼肌，也为其缺陷之一，因为骨骼肌细胞具有可疲劳性。目前心肌细胞的定向分化基因尚不清楚，如能明确此基因，则可诱导肉芽组织内的细胞向心肌细胞分化而达到更佳的效果。

3 心肌细胞移植

Soonpaa等^[7]报道胚胎心肌细胞植入正常心脏后可形成长期存活的移植物，植入细胞可与宿主的心肌细胞间形成闰盘连接，从而与宿主心脏的正常电传导发生耦联，不引起心律失常。

为了使植入的心肌细胞更有利于坏死心肌的修复，可使用基因工程的方法将外源性基因引入心肌细胞，从而使心肌细胞表达许多种对心肌有益的产物。例如表达血管生长因子（TGF-β、α-FGF、b-FGF、血管内皮因子、肝细胞生长因子等），可促进血管的新生和侧枝循环的建立，使梗死部位的血流恢复，防止和减轻组织的缺血坏死。同样，在梗死区表达亲神经性物质，如神经生长因子等，可促进神经长入，减少因边缘带引起的心律失常发生^[8]。可通过三种途径实现目的基因的转移：（1）将DNA直接注射入心肌内，但此法的基因转移水平不高，表达水平也因基因的不同而变异较大，且随时间的延长迅速下降^[9]。（2）以腺病毒为载体将目的基因引入心肌细胞。此法的基因转移水平较高，且目的基因可长期表达^[10]。也可采用介入法用心导管将目的基因直接或通过腺病毒载体送至心脏而实现基因转移^[11]。最近美国食品与药物管理局（FDA）已批准在临床上应用。

用心肌细胞移植修复心肌坏死的主要限制是心肌细胞不能增殖，从而造成供源受限且修复不完全。为了解决这一问题，Field^[12]用基因工程技术制出了转基因动物，这种转基因动物的心肌细胞称为AT-1心肌细胞，通过SV₄₀T抗原的表达，这种心肌细胞的表现型。在此基础上他们将AT-1心肌细胞植入心脏内发现：（1）植入的心肌细胞能在宿主心脏内形成可长期存活的移植物。这些细胞间可形成完善的细胞连接，但与宿主的心肌细胞间有形成连接；（2）形成的心肌复合物不会损伤宿主的心肌细胞，并且宿主的心脏可保持正常的窦性心律而产发生心律失常，说明移植物的形成不会对心脏功能造成不良影响。AT-1心肌细胞形成心肌复合物后仍继续保持增殖能力^[13]，这种无限增殖的情况限制了其应用，因而应进一步研究这种心肌细胞的调控机制，以便达到更好的效果。

由于在未来应用中不可避免的需采用异体或异种心肌细胞进行移植，这就需要解决移植免疫排斥反应的问题，提高心肌细胞植入物的长期存活和功能。

4 骨骼肌或成肌细胞移植

骨骼肌和心肌都起源于中胚层，同称为横纹肌，它们在结构和功能上有许多相似性。用自体骨骼肌移植不存在免疫排斥反应的问题，因而许多学者曾尝试用骨骼肌来修复坏死心肌。虽然取得一定效果，但由于骨骼肌以快纤维为主，进行无氧代射，收缩速度快，短时间内心输出量将迅速下降，易发生疲劳所以效果欠佳。有学者试用交流电刺激来提高心肌的耐疲劳性，发现模拟正常心脏频率的交流电刺激能引起骨骼肌由快纤维向慢纤维转变，明显延长其耐疲劳时间，从而类似正常心肌的收缩功能。Muntener等^[14]将parvalbumin基因转入骨骼肌内也获得相似的效果。由于心肌的特殊性，理想的心肌替代物应满足下列条件：（1）易植入；（2）能与宿主的正常心脏传导系统相耦联，不发生心律失常；（3）肌纤维方向与宿主心肌一致，以满足心脏收缩功能的需要；（4）收缩特性与心肌相似。但整块骨骼肌除了耐疲劳性可有限增强外，其他结构和功能相对稳定较难改变，同时植入心脏的手术操作也较复杂，因而有很大局限性。

成肌细胞（myoblasts）是骨骼肌的前体细胞，来源于间充质于细胞，又称肌卫星细胞。在骨骼肌发育过程中，成肌细胞增殖、彼此融合，经肌管最终分化成具有多核和收缩能力的肌纤维。在肌肉发生的后期阶段，少量成肌细胞定位在成熟的肌纤维和基膜之间，逆转成为干细胞即卫星细胞，此时的卫星细胞处于G₀期，不再分裂。但当肌肉发生损伤时，卫星细胞可再活化，增殖为成肌细胞。与心肌细胞相比，使用成肌细胞至少具有下列优点：（1）来源广泛，易于取材，分离、培养容易，并在培养阶段易于接受外源基因；（2）植入体内后1周内可保持一定的增殖能力，随后可进一步分化而形成肌肉。同时一部分重新进入G₀期从而在心肌再次受损时有一定的修复能力；（3）形成的肌肉与心肌相比对缺血、缺氧有更强的耐受力；（4）自体成肌细胞移植可不产生免疫排斥反应。

植入心肌后，成肌细胞逐渐分化为多核的环形排列的肌纤维，由于“环境依赖作用（milieu-dependent effects）”的影响，骨骼肌细胞逐渐向心肌细胞分化：细胞核位于肌纤维中央，肌纤维间可形成间隙连接和中间连接，甚至可有闰盘产生^[15，16]。同时肌纤维由以快纤维为主逐渐转变为以慢纤维为主，从而具有较强的耐疲劳性。而且植入物形成后也不会导致心律失常的发生^[8]。

Koh等^[17]将TGF-β₁的基因转入成肌细胞后移植入心肌内，发现成肌细胞可形成肌纤维并长期表达TGF-β₁，后者可促进局部血管新生和侧支循环的建立，从而缓解局部缺血，防止心肌再损伤。用同样方法也可转入其他类型的基因，如转入表达亲神经性物质的基因可促进神经长入，转入表达心肌间隙连接蛋白：连接素43（connexin43）和N-钙依赖粘附素（N-cadherin）的基因可促进植入细胞间以及植入细胞和心肌细胞间形成闰盘连接，使植入物与心脏正常电传导相耦联。为了避免通过手术植入成肌细胞造成的损伤，Taylor等^[18]用介入法通过导管将成肌细胞经冠状动脉植入到心肌，也取得较为满意的效果。

虽然通过成肌细胞修复坏死心肌具有众多优点，但仍然存在与宿主心肌电耦联的问题。以往的研究均发现，虽然植入的心肌细胞间可形成较好的连接甚至有闰盘产生，但植入细胞与宿主肌细胞间却无有效连接。这势必会影响成肌细胞所形成的移植物的收缩功能，进而对心脏的正常功能产生不良影响。所以，今后的研究方向应寻找有效方法，使成肌细胞与宿主心肌细胞间形成闰盘连接。

5 结 语

坏死心肌修复的理想目标是：修复组织完全达到正常心肌的结构和功能，并可促进局部血管新生和侧支循环的建立，以有利于改善局部的缺血状态。目前的四种修复研究方法各有利弊，都与理想目标有一定的差距，且主要限于实验阶段。随着技术方法的革新，通过进一步的研究和探索，上述的问题有可能得到逐步的解决，特别是用心肌细胞或成肌细胞来修复坏死心肌更具有较好的应用前景。

参考文献

1 Reiss K et al.Exp Cell Res ,1993;207(2):348~360

2 Yoshizumi M et al.J C