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Nature:挑战常规!揭示心脏干细胞疗法竟与干细胞的再生能力无关

来源:本站原创 2019-12-18 21:46

2019年12月18日讯/生物谷BIOON/---一项新的研究表明干细胞疗法可帮助心脏从心脏病发作中恢复过来,但是这种恢复并不是出于20年前提出的作为当前正在开展的临床试验基础的生物学原因。它指出心脏干细胞以一种完全不同的方式帮助受损的心脏,而不是像最初提出的那样通过替换受损的或死亡的心脏细胞来实现。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“An acute immune response underlies the benefit of cardiac stem-cell therapy”。
图片来自Cincinnati Children's。

这项研究报道将活的甚至死的心脏干细胞注入小鼠受伤的心脏中会触发急性炎症过程,继而产生类似伤口愈合的反应,从而增强心脏受伤部位的机械性能。

论文通讯作者、辛辛那提儿童医院医学中心分子心血管微生物学主任Jeffery Molkentin博士说,在免疫系统中的巨噬细胞介导下,这种继发性愈合过程对心脏病发作后的心脏功能有一定的益处。

Molkentin说:“这种先天免疫反应会急剧地改变心脏受伤区域周围的细胞活性,使得心脏在愈合时形成了更优化的瘢痕组织,并具有改善的收缩性。我们的研究的意义非常直接,并为心血管医学领域尚未解决的争论提供了重要的新证据。”

这项新的研究建立在Molkentin团队于2014年也发表在Nature期刊上的一项研究(Nature, 2014, doi:10.1038/nature13309)的基础之上。与早前的那项研究一样,这项新的研究证实将c-kit阳性心脏干细胞注入受损的心脏作为一种再生心肌细胞的策略是行不通的。这些发现促使Molkentin和他的同事们得出结论:有必要“重新评估目前计划的基于细胞疗法的临床试验,以了解这种疗法可能如何真正发挥作用”。

意外的发现

这项新的研究使用了目前在临床试验中使用的两种类型的心脏干细胞:骨髓单核细胞和心脏祖细胞。在这些研究人员在不同条件下进行测试和重新验证他们的数据的过程中,他们吃惊地发现,除了注射这两种类型的心脏干细胞之外,注射死的心脏干细胞细胞甚至是一种叫做酵母多糖(zymosan)的惰性化学物也能够通过优化这种愈合过程而对心脏有益。酵母多糖是一种旨在诱导先天免疫反应的物质。

这些研究人员报道,这项研究中测试的心脏干细胞酵母多糖疗法改变了免疫细胞反应,从而显著地减少了心脏受损部位中过多的细胞基质结缔组织的形成,同时还改善了这种瘢痕组织本身的机械性能。他们得出结论:“接受注射的心脏的被动张力随着拉伸程度的增加发生显著更大的变化,这更像是未受损的心脏。”

Molkentin及其同事们还发现心脏干细胞和其他的治疗性物质(如酵母多糖)必须直接注射到受损部位周围的心脏组织中。这与以往大多数人类临床试验形成了对比,过去的临床试验出于患者安全的考虑,仅将心脏干细胞注入血液循环系统。

Molkentin解释说,“目前的大多数临床试验设计也不正确,这是因为它们将细胞注入血管中。我们的结果表明所需注射的材料必须直接注射到受损部位两侧的心脏组织中。这是愈合发生的地方,也是巨噬细胞可以发挥它们的神奇作用的地方。”

这些研究人员还指出了一项涉及酵母多糖的有趣发现,其中酵母多糖是一种与特定模式识别受体结合以引起急性先天免疫反应的化合物。相比于注射心脏干细胞或死亡的干细胞碎片,使用酵母多糖治疗小鼠受损的心脏给受损组织提供了略大一些的更持久的益处。

展望未来

Molkentin说,他和其他合作科学家将通过寻找利用他们所测试的心脏干细胞和化合物的愈合特性的方法来跟踪这些研究结果。

比如,考虑到在这项新的研究中,心脏干细胞、它们的细胞碎片和酵母多糖如何引发巨噬细胞参与其中的急性先天免疫反应,Molkentin解释说他们将测试利用巨噬细胞的选择性愈合特性的理论。这包括对巨噬细胞进行极化处理,或者进行生物学排序,使得它们仅具有愈合特性。他说,对此进行进一步的测试可能在治疗上对开发未来的治疗策略非常重要。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Ronald J. Vagnozzi et al. An acute immune response underlies the benefit of cardiac stem cell therapy. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1802-2.

2.Jop H. van Berlo et al. c-kit+ cells minimally contribute cardiomyocytes to the heart. Nature, 2014, doi:10.1038/nature13309.

3.Stem cell therapy helps broken hearts heal in unexpected way
https://medicalxpress.com/news/2019-11-stem-cell-therapy-broken-hearts.html
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