干细胞治疗心脏病的是与非

    最近，美国辛辛那提的Jeffery D. Molkentin教授及其团队在著名学术期刊Nature上发表文章，表示他们已经发现了干细胞在心脏病治疗中的机制【1】。

                  不存在的心肌干细胞

什么？不是刚刚学术打假说不存在人类心肌干细胞吗？其实这件事是这样的，那个被打假的心肌干细胞是哈佛大学的Piero Anversa在2001年提出来的C-kit细胞，这种细胞最初是从小鼠的骨髓中发现的，Anversa先是声称这种细胞移植到小鼠心脏中时可以转化成心肌细胞，然后又声称在小鼠的心脏中找到了这种细胞，他认为这种细胞可以像其他干细胞一样有可控性，如果引导得当可以再生出新的心肌细胞来。于是c-Kit就顺理成章地被命名为心脏干细胞，Anversa也成为了一代大牛，然后大家发现这个c-Kit细胞并不能在心脏中发育成心肌细胞，于是就展开了轰轰烈烈的打假运动【2】。本文介绍的这个工作的作者Molkentin教授就是这场打假的中坚，2014年他就在Nature上发表文章用详实的数据否认了Anversa文章的可能性。他直白地说，“心肌干细胞根本不存在，别浪费时间发表这样的假结果了”【3】。2015年中国科学院生物化学与细胞生物学研究所的周斌研究组也发表文章表明c-kit阳性细胞在心脏生理稳态和损伤修复再生中主要形成冠状动脉内皮细胞，但很少贡献心肌细胞【4】。

          干细胞的作用不是再生，而是免疫?

虽然这个c-Kit细胞并不是心脏干细胞，但是它却确实可以改善受损的心脏，这在许多的动物实验中都得到了证明【5】，现在我们不再称它为“心脏干细胞”，而是称之为表达受体酪氨酸激酶c-Kit的心肌间充质细胞。在这篇文章中Molkentin教授及其团队详细研究了c-Kit细胞的作用机理，他们把c-Kit细胞和另一种被认为也可以改善受损心肌的骨髓单个核细胞（MNCs）移植到心脏受损的小鼠模型中，发现它们在心脏中启动了急性免疫反应，产生了大量的特异性巨噬细胞，从而改变心脏中成纤维细胞的活性和它们在心肌梗塞区域的机械特性。

为了证明确实是免疫反应而不是干细胞本身在辅助心脏修复，他们又做了另一组实验，在小鼠的受损心脏中分别注射无活性的干细胞和一种非细胞的天然免疫反应激活剂酵母多糖，也取得了类似的效果，而且酵母多糖的效果还要更好一点。因此Molkentin教授认为，干细胞治疗受损心脏的机制是急性炎症性伤口愈合反应，而不是心肌的再生或者是之前有人提出的旁分泌现象假说【6】。旁分泌的意思就是说，这些细胞分泌的某些因子可以改善它们周围的细胞的功能，进而修复心肌的功能。Molkentin教授认为注射入心脏的细胞会引起急性的炎症反应，刺激伤口愈合的级联反应可以对心脏的梗塞区域及其内部的细胞外基质产生积极的影响，从而可以显著地改善心脏的功能。

Molkentin教授的这个看法并不新鲜，在急性心肌梗死中，由血栓引起的供血不足导致心肌细胞供氧不足和葡萄糖供给不足，并导致细胞坏死。缺血组织恢复血流和供氧所需的再灌注导致活性氧（ROS）的过度产生，进而加重细胞损伤和炎症过程，导致不可逆的心肌组织损伤和细胞凋亡。细胞凋亡则激活了免疫系统细胞的迁移和聚集，同时还有补体级联反应、各种细胞因子（如白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-2（IL-2）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α））的分泌，以及自由基的产生。2012年就有研究指出一个重要的免疫因子SDF-1趋化因子在缺血组织的血管重建及其再生（通过趋化因子受体：CXCR4和CXCR7）中起主要作用，这对心脏功能的恢复至关重要【7】。

而在最新的一项研究中，宾夕法尼亚大学的Jonathan A. Epstein教授团队发现过继性转移表达抗成纤维细胞活化蛋白嵌合抗原受体的T细胞，可以显著的减少小鼠心肌纤维化，恢复损伤后的功能。这些结果为心脏病免疫治疗药物的研制提供了理论依据【8】。

    Molkentin教授及其团队的工作破解了骨髓单核细胞和c-Kit细胞改善受损心肌的机理，发现了免疫在心脏修复中的重要作用。但循证医学的研究表明，同样的实验在人体并不像在动物实验中那样优势明显【9】，而这样的免疫学机理是否在人体内起同样的作用也尚无定论。而且目前在研究中的候选细胞还有很多，它们在心脏修复中可以起到什么样的作用，还有待研究。在临床中实施干细胞疗法之前，有必要进行更大规模的前瞻性研究，以确定干细胞疗法的长期有效性。

尽管介入性治疗、心脏外科和现代药物在治疗心血管疾病方面取得了显著的进展，心血管疾病仍然是世界范围内死亡率最高的疾病。

干细胞疗法对于许多急性心肌梗死和/或随后的心衰患者（由于慢性缺血性心肌病变）是一种创新的治疗策略【9】。干细胞疗法的安全性已在许多临床试验中得到证实，但选择的干细胞类型、剂量、给药途径和给药时间在心肌缺血的各种临床情况下的适应症还是需要解决的主要问题。还需要探索长期疗效的的可行方法，以及研究联合治疗方案，如旁分泌因子的应用和生物材料的设计，以及新的候选干细胞等。

让我们最后再捋一遍：1，c-Kit细胞不是心脏干细胞，但它确实在小鼠中可以改善受损心脏；2，Molkentin教授的工作表明c-Kit细胞和骨髓单核细胞改善受损心脏发挥的不是干细胞的功能，而是免疫功能；3，免疫反应在心梗等心血管疾病中的作用已经有很多研究了；4，目前心脏干细胞的研究遭遇了很多困难，但是还是有很多科学家在不同的领域进行着研究，还有许多的可行性尚未确定，完全没有必要悲观失望。

参考文献：

1，Ronald J. Vagnozzi, Marjorie Maillet, Michelle A. Sargent, Hadi Khalil, Anne Katrine Johansen, Jennifer A. Schwanekamp, Allen J. York, Vincent Huang, Matthias Nahrendorf, Sakthivel Sadayappan & Jeffery D. Molkentin An acute immune response underlies the benefit of cardiac stem-cell therapy. Nature(2019)

2，Harvard Calls for Retraction of Dozens of Studies by Noted Cardiologist. 

https://www.statnews.com/2018/10/14/harvard-brigham-retractions-stem-cell/

3，van Berlo JH, Kanisicak O, Maillet M, Vagnozzi RJ, Karch J, Lin SC, Middleton RC, Marbán E, Molkentin JD. c-kit+ cells minimally contribute cardiomyocytes to the heart. Nature. 2014 May 15;509(7500):337-41.

4，Liu Q, Yang R, Huang X, Zhang H, He L, Zhang L, Tian X, Nie Y, Hu S, Yan Y, Zhang L, Qiao Z, Wang QD, Lui KO, Zhou B. Genetic lineage tracing identifies in situ Kit-expressing cardiomyocytes. Cell Res. 2016 Jan;26(1):119-30.

5，Beltrami AP, Barlucchi L, Torella D, Baker M, Limana F, Chimenti S, Kasahara H, Rota M, Musso E, Urbanek K, Leri A, Kajstura J, Nadal-Ginard B, Anversa P. Adult cardiac stem cells are multipotent and support myocardial regeneration. Cell. 2003 Sep 19;114(6):763-76.

6，Sanganalmath SK1, Bolli R.  Cell therapy for heart failure: a comprehensive overview of experimental and clinical studies, current challenges, and future directions.  Circ Res. 2013 Aug 30;113(6):810-34. 

7，Jang YH, Kim JH, Ban C, Ahn K, Cheong JH, Kim HH, Kim JS, Park YH, Kim J, Chun KJ, Lee GH, Kim M, Kim C, Xu Z.  Stromal cell derived factor-1 (SDF-1) targeting reperfusion reduces myocardial infarction in isolated rat hearts.  Cardiovasc Ther. 2012 Oct;30(5):264-72.

8，Aghajanian H, Kimura T, Rurik JG, Hancock AS, Leibowitz MS, Li L, Scholler J, Monslow J, Lo A, Han W, Wang T, Bedi K, Morley MP, Linares Saldana RA1, Bolar NA, McDaid K, Assenmacher CA, Smith CL, Wirth D, June CH, Margulies KB, Jain R, Puré E, Albelda SM, Epstein JA. Targeting cardiac fibrosis with engineered T cells. Nature. 2019 Sep;573(7774):430-433. 

9，Nguyen PK, Rhee JW, Wu JC. Adult Stem Cell Therapy and Heart Failure, 2000 to 2016: A Systematic Review. JAMA Cardiol. 2016 Oct 1;1(7):831-841.