心肌干细胞与心脏再生的研究进展及展望

以心肌梗死为代表的心血管疾病是目前世界上的主要致死疾病,它是由于心脏的主要功能细胞——心肌细胞的大量死亡造成的,因此如何再生心肌细胞从而促进心脏再生是心脏领域急需解决的一个重要科学问题.寻找能够分化形成心肌细胞的干细胞——心肌干细胞来再生心脏成为近20年来研究的热点问题.近年来,多种类型的干细胞,如c-Kit~+, Sca1~+, Abcg2~+, Bmi1~+等干细胞被报道是内源性的成体心肌干细胞,其中以"c-Kit~+心肌干细胞"的相关研究最为广泛,众多基础研究和临床试验纷纷展开.然而近年来,随着体内遗传谱系示踪技术的发展,越来越多的实验结果表明,成年哺乳动物心脏缺乏具有生物学意义的内源性心肌干细胞.本文主要介绍了成体心肌干细胞的相关研究,并展望了今后心脏再生策略的发展方向.     

间充质干细胞的生物学特性及心血管修复潜能的研究进展

间充质干细胞存在于成体组织中,来源于骨髓、脂肪组织等,在体外易分离和培养,是具有塑料粘附性的一群非均质细胞。它们具有分化的潜能,在适当的条件下可分化为心肌和血管。临床前期研究显示,在心脏损伤模型中移植间充质干细胞有利于心肌修复和心血管形成。其作用机制与间充质干细胞再生和旁分泌能力密切相关。在临床应用中,间充质干细胞具有免疫抑制作用,也可用于异体移植。总之,虽然间充质干细胞的研究尚有许多问题亟待解决,但是它在心脏疾病的细胞治疗和组织工程中已显示出广阔的前景。     

Hippo信号通路与心血管发育及疾病调控

心血管疾病已成为中国乃至全球首位死亡原因,探索心血管系统发育及调控异常的原因及相关机制可以为心血管疾病的预防和治疗提供重要的科学依据。Hippo信号通路是新近发现的在调节器官大小、细胞增殖及凋亡、干细胞命运等方面具有重要功能的一条信号通路。Hippo信号通路的不同成分参与心脏血管的发育和心血管细胞增殖、分化等功能调控,影响损伤后修复及再生等过程,该通路调节异常可引起心血管疾病,如心梗、心肌肥大、血管内膜增生、动脉硬化等。本文综述了Hippo信号通路对心血管系统发育和疾病调控的相关研究及最新进展,以期为Hippo通路在心血管疾病的发病机制及临床转化研究提供潜在的理论基础。     

心血管系统生物学研究进展

在后基因组时代中,系统生物学是最受关注的领域之一.系统医学生物学是系统生物学的一个重要的分支和组成部分,主要研究的对象是人体、疾病和防治措施.由于心血管疾病突出的重要性,研究人员正致力于心血管系统生物学的研究.本文综述了心血管系统生物学主要的研究课题,总结了用以整合数据的方法和策略,心血管系统模型的类型和应用,建模的工具和标准,未来的发展方向,以及心血管系统生物学可能将面临的一些挑战.     

中国及中国科学院干细胞与再生医学研究概述

干细胞与再生医学研究已成为当今生命科学研究领域的前沿和热点,日益表现出巨大的临床应用前景和产业潜力,有望解决人类面临的重大医学难题。近年来,我国干细胞与再生医学研究获得了突飞猛进的发展,取得了多项重大成果,已成为世界干细胞研究领域中的重要力量。概述了我国干细胞与再生医学研究的发展现状,介绍了中国科学院"干细胞与再生医学研究"战略性先导科技专项的实施进展情况,并为我国干细胞研究领域的发展提出了建议。     

心血管老化和心力衰竭

老年人心血管系统的老化是很明显的,动脉硬化改变了后负荷以及左心室的形状.尽管左心室的心脏收缩功能仍然能够维持,但是左心室的舒张功能则大大改变.运动时老年人的心血管功能产生明显的改变,老年人可以通过运动训练改善心血管功能.老化引起心血管结构和功能改变,从而降低心脏疾病出现的阈值.对老年人在运动或休息时心血管结构和功能的改变进行了综述.     

干细胞在牙齿再生研究中的应用

干细胞是一类能够自我更新并分化形成多种组织细胞类型的原始细胞.基于其特殊的生物学性质,干细胞可作为器官再生的理想种子细胞.干细胞已成功被诱导为神经、心肌、皮肤、软骨、肝脏、胰岛、造血等不同类型组织细胞,为神经损伤、退行性变、胰岛素依赖性糖尿病、造血功能障碍等多种难活性疾病提供替代疗法.牙齿是人体中唯一的能在成体中再次发育而且结构相对简单的一个器官,因此牙齿再生已成为组织工程研究领域的热点.目前,在模式动物小鼠以及小型猪中已开展许多利用干细胞进行釉质、本质、牙髓以及牙周韧带等牙齿组织再生和整牙再生的研究.本文系统地概括了不同来源的干细胞(胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞)在牙齿再生研究中的应用.其中,成体干细胞具有来源广泛、便于采集培养以及不导入外源基因等优势,在牙齿再生的基础研究和临床应用中具有更大的价值.     

心脏干/祖细胞与心肌损伤修复

细胞移植是一种有希望的组织再生的治疗手段.多种类型的细胞已经用于动物心 肌损伤的修复中,包括胚胎干细胞、胚胎和新生动物的心肌细胞、骨骼肌成肌细胞、 骨髓干细胞、脂肪来源的干细胞、可诱导的多能干细胞等.但是,这些用于移植的细胞 存在成活率低、在心脏局部存留少、与宿主心肌细胞不能整合和免疫排斥等问题,这 些问题限制了它们的应用.心脏自身存在的干细胞因为没有其他来源细胞存在的种种 问题,因而成为备受关注的治疗心肌梗死的种子细胞.但是,心脏干/祖细胞也有自身 弊端,包括干细胞群的细胞生物学或遗传学标志没有统一,在心肌中数量极少,体外 扩增能力有限等,因而限制了心脏干/祖细胞的有效应用.如何能有效动员和促进心脏 干/祖细胞增殖,依赖于人们对心脏干/祖细胞增殖、分化、归巢的调控机制,包括心 脏干/祖细胞修复损伤心肌的分子机制的深入了解.本文将就近年来在心脏再生领域中 ,心脏干/祖细胞的研究新进展进行综述.     

间充质干细胞的成骨分化及对骨质疏松的影响

间充质干细胞用于再生医学的研究已经成为最引人瞩目的方向,随着研究的深入,必将在医学领域得到广泛的应用.主要综述了近年来通过干细胞治疗骨质疏松相关的一些成果,重点阐明了干细胞在骨质疏松研究方面的新方法,为骨质疏松治疗提供一些动态资料和新的思路.     

构建斑马鱼心脏损伤-再生模型的手术方法

斑马鱼心脏再生是近年来心血管再生医学研究的新热点之一, 也是以斑马鱼为模式进行脊椎动物遗传发育研究的一个新的重要方向。通过了解斑马鱼成体心脏再生的过程和研究其分子和细胞机制有可能为诱导哺乳动物成体心脏再生、治疗心肌梗塞等人类心脏疾病提供理论依据。文章主要介绍通过简单的手术切除成体斑马鱼约20%心室造成成体心脏损伤、诱导心脏再生的操作方法与经验。其基本流程主要包括麻醉成鱼、在体视镜下用尖镊撕开斑马鱼心脏腹面的皮肤和心包膜以暴露心脏、用剪刀切除心尖区域的部分心室。这种方法的手术成功率可达90%以上, 操作简便且重复性好, 是目前研究斑马鱼成体心脏损伤-再生的最常用的方法。     

干细胞技术在战（创）伤救治中的作用与展望

世界新军事变革所带来的军队建设和作战方式的革命性变化正冲击着军事医学领域.现代战（创）伤的救治更加重视组织功能的恢复与重建.干细胞治疗作为一项逐渐成熟的新兴再生技术,已在眼、耳、脑、脊髓、外周神经、肌肉、骨髂、肺、心血管、皮肤、肾脏等组织器官中得到广泛深入的研究,极有可能完全改变现有的治疗方法和恢复手段.军队目前尚未构建战备干细胞库,建设军队自己的临床级战备干细胞库,深入开展干细胞技术研究对现代战争中军人的创伤救治与修复有着特殊的价值.     

心肌再生相关分子的调控机制

心脏是脊椎动物的中心器官,其适当大小及功能在整个生命周期都是至关重要的。由于心肌损伤造成的心肌梗死、心力衰竭等疾病在全世界范围内的发病率和死亡率逐年上升,目前依然没有找到好的治疗方法。已经发现在新生哺乳动物以及低等脊椎动物中存在多种进化保守的心脏再生机制,然而不幸的是,成年哺乳动物的心脏再生能力极其有限。近年来人们对心肌再生的研究越来越多,有证据表明成年哺乳动物可以产生新的心肌细胞。了解心脏再生的能力,并且掌握其中的原理是心血管方向研究的重要目标。本文主要综述了心肌再生相关分子及信号通路,如转录因子GATA4、微小RNA(microRNA)、Hippo信号通路、ERBB2和Notch通路以及一些炎症因子等发挥的调控作用及其机制。     

细胞谱系重编程研究进展

重编程研究是近年来干细胞与再生医学领域中里程碑式的研究突破,打破了人胚胎干细胞研究带来的伦理桎梏,为再生医学临床应用带来了一片新天地.但诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPS)制作过程繁琐,重编程效率偏低,且仍需如同胚胎干细胞一样,经过步步诱导分化而获得目的细胞,最关键的是,目的细胞的安全性问题仍亟待解决.谱系重编程,在广义的角度上来说,至少从1987年即已展开,20世纪末引发成体干细胞研究热潮的"可塑性"研究也可归为谱系重编程研究,在iPS重编程研究的推动下,谱系重编程技术正在蓬勃发展,并被再生医学研究者给予了厚望,尤其是在可预见的将来,其在个体化治疗上具有的优势将不可比拟.     

引导组织再生智能生物材料的转化研究

干细胞与再生医学是现代医学的重要组成部分,也是科学发展的热点。人工组织器官构建是本领域的重要研究内容,对解决我国人口健康领域的众多问题具有重要战略意义。中国科学院在2011年优先布局了"干细胞与再生医学"先导专项,并设立"人工组织器官构建"项目,承担再生医学转化研究。就"人工组织器官构建"项目中的重大研究任务"引导组织再生智能生物材料"进行综述,介绍了该任务的两项原创性技术的转化研究及在临床研究中的初步成果。     

尿源干细胞在泌尿生殖系统再生领域的研究进展

近年来,随着尿源干细胞成功从尿液中提取,人们一直在探究其在人体各系统再生领域中的应用,尤其在泌尿生殖系统再生领域的研究较多。目前文献报道可见,尿源干细胞在肾脏、输尿管、膀胱、尿道和男性生殖器官等泌尿生殖系统的再生领域展现出一定的组织重建及修复能力,其应用前景广阔,本文就尿源干细胞在泌尿生殖系统再生领域的研究进展作一述评。     

脂肪干细胞在再生医学中的应用

再生医学是一门研究如何促进创伤与组织再生及功能重建的新兴学科,主要通过研究干细胞分化、机体等正常组织创伤修复与再生等机制来维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。脂肪干细胞（adipose-derived stem cells,ASCs）是近年来从脂肪组织中分离得到的一种具有多向分化潜能的干细胞,是一种足量的、可用于实际的、有一定吸引力的自体细胞代替的供体资源,并能够广泛的用于组织修复、再生、发育的可塑性及细胞治疗等研究中。阐述了脂肪干细胞在旁分泌、软组织重建及损伤修复、骨骼肌重建、心血管重建、神经系统重建及癌症转移与入侵方面的作用模式,概括总结了目前利用脂肪干细胞参与的临床治疗方法,以期对脂肪干细胞在再生医学中应用研究提供参考。     

直接重编程用于心脏再生治疗的研究进展

心脏再生治疗有望改变现有的心血管病治疗局面,直接重编程领域的研究为实现这一目标提供了新的有力工具。直接重编程是近年来广泛应用于细胞修复及器官移植研究的一项技术,可绕过诱导多功能干细胞中间阶段,直接将一种终末分化细胞转化为其他种类的终末分化细胞。总结了直接重编程用于心脏再生治疗的研究进展,探讨直接重编程技术尚存的问题和障碍,并展望其未来在再生医学领域的应用。     

心肌再生途径的研究进展

心急梗塞等心脏疾病可造成心肌的损伤。相继会发生心室扩张、癍痕、心脏功能紊乱。目前时心脏疾病的治疗主要通过药物和器官移植,因药物治标不治本和移植器官匮乏限制了治疗的效果,严重影响病人的身体健康。最近研究发现,相关细胞因子或基因、干细胞移植可使损伤区心肌细胞和血管再生及诱导内源性干细胞转移,从而修复损伤心肌并恢复心脏功能。以上研究成果及其临床的应用将成为损伤性心肌有效的治疗途径。本文着重阐明了相关细胞因子、基因和干细胞移植时心肌再生作用机制的研究现状。     

非牙源性干细胞在牙齿再生研究中的应用

近年来,干细胞治疗研究获取的成果为牙齿的修复和再生研究奠定了有力的理论基础.根据牙齿的发育特征,牙齿再生需要牙源性的上皮干细胞和牙源性的间充质干细胞,目前研究表明,牙源性的间充质干细胞可应用于牙齿再生,例如牙髓干细胞和牙周韧带干细胞.但是,人牙源性上皮干细胞仅存在于胚胎期,萌发后的牙齿并不存在牙上皮干细胞,因此学者们开始探索将非牙源性干细胞替代牙源性上皮细胞应用于牙齿再生研究.以下概述了胚胎干细胞、成体干细胞和诱导性多潜能性干细胞等非牙源性干细胞在牙齿再生中的研究进展.     

毛囊干细胞在皮肤创伤修复中的促进作用

毛囊干细胞介导毛囊再生,近年研究发现毛囊干细胞在皮肤创伤修复中也发挥重要作用。文章通过对以毛囊干细胞为基础所进行的各种实验总结,揭示了毛囊干细胞可以促进毛囊再生,参与血管形成,皮肤浅表神经修复再生,皮肤附属器官重建以及皮肤表皮重建等过程,阐明了毛囊干细胞在皮肤损伤修复过程中的重要作用,同时阐明目前毛囊干细胞对皮肤创伤修复这一方向所面临的局限以及未来的发展前景。