临床案例丨干细胞“创可贴”成功修复先天心脏缺陷

山东省脐带库

2024/09/20

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北京大学第三医院心脏疾病青岛大学附属医院中国食品药品检定研究院青岛奥克生物开发有限公司

在医学的浩瀚星空中，先天性心脏病（CHD）一直是困扰众多家庭与医疗界的难题。随着科技的飞速发展，干细胞治疗作为一颗璀璨的新星，正逐步照亮这条充满挑战的道路，为先天性心脏病患者带来了前所未有的治疗希望。

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案例分析

案例

BBC曾报道过一项医学奇迹：英国一名心脏外科专家通过创新的脐带干细胞支架技术，成功为一名自出生起便罹患复杂先天性心脏病的婴儿芬利实施了全球首例成功手术。

年仅两岁的芬利在出生仅四天后，便在布里斯托尔皇家儿童医院紧急进行了首次心脏手术，然而手术效果未达预期，芬利的心脏状况迅速恶化，左侧心室严重供血不足，甚至需依赖心肺搭桥机维持生命。

面对重重困难，布里斯托尔心脏研究所的卡普托教授引入了前沿科技——将干细胞直接注入芬利心脏，这一创举奇迹般地改善了芬利的心脏功能，使他得以摆脱药物与呼吸机的束缚，如今已成长为活泼健康的孩童。

MECHANISM

干细胞在心脏疾病中的作用

旁分泌效应是干细胞发挥作用的主要模式，外泌体可作为干细胞旁分泌效应中的关键介质而发挥心脏保护效应。

细胞因子

生长因子是参与多种细胞生物学过程的重要信号分子，其含量在多种干细胞治疗前后可发生显著变化，因此被认为是干细胞旁分泌的主要效应物质。

间充质干细胞也可产生血管内皮生长因子、肝细胞生长因子和转化生长因子－β，促进血管新生，抑制细胞凋亡，发挥心肌保护作用。

Tachibana等^［1］发现，诱导多能干细胞及其来源的心肌细胞、人胚胎干细胞及其来源的心肌细胞培养基上清液中，TNF-α、IL-８、粒细胞集落刺激因子含量减低，血管内皮生长因子含量增加，从而抑制炎症反应，促进血管生成，加速细胞增殖并抑制细胞凋亡，这可能是心梗后心功能恢复的主要机制。

miRNA

除了各种细胞因子，miRNA也是干细胞旁分泌的重要效应物质。miRNA广泛参与心肌细胞发育和心血管疾病进程。

Borden等^［2］发现过表达miR-294可通过Weel/CyclinB-CDK1信号通路使损伤心肌细胞周期重启，从而促进心肌细胞增殖，加速损伤心肌修复，减少心肌损伤面积，进而改善心功能。miR-590-3p也可通过心肌细胞内吞，促进梗死周围心肌细胞增殖，最终改善心功能。MSC来源外泌体内富集的miR－21a-5p，可通过下调凋亡相关蛋白４抗原、人凋亡相关因子配体等促凋亡基因，减少缺氧心肌细胞凋亡。人骨髓间充质干细胞分泌的miR-21-5p可能通过PI3K信号通路，调节心肌收缩力和心肌细胞钙处理水平，从而改善心功能。

其他

干细胞来源外泌体内部的脂质、蛋白质也被证明是干细胞通过旁分泌效应发挥心脏保护作用的重要物质。

Arslan等^［3］研究表明，外泌体来源的多种酶也可提高缺氧心肌细胞能量代谢率，改善心肌细胞缺氧状态，减少心肌细胞凋亡。

CONCLUSION

总结

在探索心脏疾病治疗的新边疆上，干细胞疗法无疑为我们点亮了一盏希望之灯。干细胞疗法将成为心脏疾病治疗的重要选项，为无数患者带来生命的转机与质量的提升。让我们共同期待并见证这一天的到来，为心脏健康保驾护航，共创生命的美好未来。

参考文献：

［1］TachibanaA, SantosoMR, MahmoudiM, etal. Paracrine effects of the pluripotent stem cell-derived cardiacmyocytes salvage the injured myocardium ［J］. Circ Res, 2017, 121(6): e22-e36.

［2］Borden A, Kurian J, Nickoloff E, etal. Transient introduction of miR-294 in the heart promotes cardiomyocyte cell cycle reentry after injury ［J］. Circ Res, 2019,125(1): 14-25.

［3］ Arslan F, Lai R C, Smeets M B, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes increase ATP levels, decrease oxidative stress and activate PI3K/Akt pathway to enhance myocardial viability and prevent adverse remodeling after myocardial ischemia/ reperfusion injury ［J］. Stem Cell Res, 2013, 10(3): 301-312.

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