心脏的临床应用解剖进展

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Department of Anatomy ，Medical College，Qingdao University 2006 Jin lixin,心脏的临床应用解剖学,心脏的临床应用解剖（9）心脏的研究进展,青岛大学医学院解剖学教研室,金利新,Department of Anatomy,Medical College,Qingdao University,1,第一节 心肌缝隙连接和连接蛋白,一、,缝隙连接,（gap junction GJ）,动物体内多种细胞之间广泛存在的细胞连接方式。除成熟的骨骼肌,细胞及循环系统中的血细胞之间没有此种连接外，包括培养细胞中都存在缝隙连接。,缝隙连接由相邻两个细胞膜上的一对六聚体相互以非共价键铆接形成。,每个六聚体为连接子，含有6个,连接蛋白,（connexin Cx）,缝隙连接的亲水性通道可容离子和分子量小于1500kD的水溶性分子通过。,其功能是实现细胞间的通讯联系，即电偶联和代谢偶联。,2,二、,连接蛋白,（connexin Cx）,不同的种属和组织内，其连接蛋白（Cx）的氨基酸数目和分子量均不相同。目前已知连接蛋白（Cx）由多基因家族编码的一类膜蛋白组成。,已经确定的Cx序列有16种，分子量为2656kD。 Cx32、 Cx40、 Cx43、 Cx45是根据分子量命名的。,连接蛋白（Cx）所组成的离子通道属于闸门性离子通道。离子通过的能力依赖于Cx的类型和分子的电荷。,缝隙连接的传导系数由跨膜连接通道的电压、H+、Ca+、Cx的磷酸化状态、细胞外脂肪等成分所调节。,各Cxs在哺乳动物心脏内的表达和分布情况受多种因素的影响（种属、年龄、发育时期、生理和病理状态、细胞组织类型等）,3,三、,缝隙连接蛋白在心脏的分布,Cxs多分布于GJ处，存在于闰盘（ID）的特殊部位。,Cxs在心肌细胞中普遍存在、分布。,Cx40一般分布于心房肌，在房室传导系统中呈阶梯样递增分布，,在,Purkinje纤维,中大量表达,在心内膜和冠状动脉内膜少量表达。,Cx43在心房肌和心室肌、房间隔、室间隔中表达,Cx45主要在房室结和窦房结中表达,Cx43分布随年龄增长逐渐向细胞末端集中，呈有序的极化分布。,4,三、,缝隙连接的功能,1.离子偶联电偶联,2.代谢偶联：小分子可迅速通过缝隙连接，如单糖、氨基酸、核苷酸、维生素、激素等。,3.缝隙连接与细胞分泌、细胞分化与增生,胚胎细胞解偶后，才能分别分化形成不同的细胞和组织；,各种幼稚血细胞在发育过程中都曾与巨嗜细胞形成缝隙连接，巨嗜细胞控制幼稚血细胞的增生和分化；,暂时偶连可能是细胞间互相识别的一种方式。,5,五、缝隙连接与心脏疾病,1.心肌缺血,心肌梗死导致心肌重构，Cx分布发生变化,心肌梗死后612h，残存心肌细胞表面3中连接蛋白正常分布消失，,Cx43表达下降最明显,梗死愈合边缘区，缝隙连接排列紊乱， Cx43免疫染色反应减弱。,2.压力超负荷,心室机械负荷增加，引起细胞肥大和心衰，早期Cx43表达上调，心衰晚期Cx43表达下调,3.感染因素,受感染的心肌细胞Cx43免疫染色反应减弱，缝隙连接面积减少。,4.心率失常,许多疾病均可导致缝隙连接分布异常，使侧-侧电偶联增多，端-端电偶联减少，且分布紊乱，增加了横向传导，传导速度减慢，增加了折返环形成的机会，诱发心率失常。,6,第二节 心脏间质与疾病,20世纪80年代以来逐渐受到重视,1981年Borg和Canlfied首先提出心脏胶原网络（cardiac collagen network，CCN）的概念。,包绕心肌细胞的胶原纤维囊,连于相邻心肌细胞之间的胶原支架，直径120150nm,连于相邻心肌细胞和毛细血管之间的胶原支架,7,一、心脏间质的组成,包括：主要是I型和 III型胶原,少量IV型、V型和VI型胶原,少量弹性蛋白,间质细胞包括：成纤维细胞、外膜细胞、瓣膜间质细胞、巨嗜细胞等,二、心脏胶原网络与细胞因子,胶原动态更新，心脏每天有5%新合成的胶原，,新合成的胶原中约有60%在成纤维细胞内被溶酶体和内质网降解。,胶原在细胞外的降解是由成纤维细胞分泌的各种中性蛋白酶（包括胶原酶）介导的如基质金属蛋白酶（MMP）。,8,1.血管紧张素II,促进胶原合成，抑制胶原水解酶活性,2.转化生长因子（TGF-1）,增加I型和 III型胶原mRNA的转录,抑制基质金属蛋白酶（MMP）的合成,3.醛固酮,促进胶原合成，,4.内皮素,对胶原合成和降解均有调节作用,5.白介素-1,由巨嗜细胞受刺激释放，刺激I型前胶原蛋白的合成和积累,6.肿瘤坏死因子（TNF）,显著诱导I型胶原mRNA的表达。,9,三、,基质金属蛋白酶（MMP）,细胞外基质的大部分组织成分的降解依赖细胞外4种蛋白酶,：,丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、羟基蛋白酶和基质金属蛋白酶,基质金属蛋白酶（MMP）在心脏间质重构中作用最重要,MMP是一个大家族，已发现有12种，有Zn,2+,结合位点，需Ca,2+,维持其功能稳定性，分子量52kD。平时以无活性形式存在，活化后可使胶原酶活性增长6080%,MMP主要由增殖细胞（成纤维细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞）分泌，以前酶原形式存在于细胞外（心肌纤维之间的间质空隙、内皮及内皮下间隙），,纤溶酶系统是MMP重要激活剂（其它激肽释放酶、组织蛋白酶、中性弹力酶等）,金属蛋白酶组织抑制剂（TIMP）能与MMP结合形成复合物，抑制其活性。,左室梗死第2天胶原酶活性升高，7天达高峰，后下降,TIMPmRNA转录在第6h出现，2天后达高峰，后下降,MMP和TIMP的平衡，决定了梗死区组织中的胶原水解,10,四、心肌胶原和心肌僵硬度,心肌舒张时的阻力即为心肌僵硬度,胶原是决定组织硬度的主要因素。,以下几个方面可以改变心肌的硬度：,1.胶原在组织中的浓度,2.胶原的厚度和形状,3.胶原相对于心肌细胞的排列方式,4.胶原在组织中的分布状态： I型胶原硬度高， III型胶原弹性好。,11,五、心脏间质与心脏病,1.间质与心肌梗死,急性心肌梗死后的多种并发症都与心脏胶原的病理变化有关。胶原的损伤早于心肌细胞的损伤。,胶原损失造成心肌耐受张力强度减弱，心肌不能承受血液动力对室壁的张力，使梗死区延伸。,广泛的胶原降解，可能并发心脏破裂。,2.心肌缺血再灌注损伤与胶原,心肌缺血再灌注后，虽然心肌恢复血供，但其舒张功能不能及时恢复，暂时处于无功能状态昏挫或顿抑。,此时间质胶原网络、胶原纤维束发生严重断裂，心肌细胞周围网络变得稀疏，甚至消失。,SOD、维拉帕米均可减轻胶原纤维的损伤。,12,3.心脏瓣膜与胶原,胶原是瓣膜的主要成分，各瓣膜都有高密度的血管紧张素转换酶（ACE）及血管紧张素II受体结合位点。,风湿性瓣膜病的瓣膜及心肌间质内均有胶原的明显增生，,故虽然瓣膜成形术或换瓣术改善了血流动力学，但心功能恢复仍受限制。,4.心脏损伤愈合与胶原,心肌细胞的再生能力很弱，心脏损伤愈合的修复主要是胶原的增生。,细胞因子对局部修复过程的调控成为研究热点。,血管紧张素II、缓激肽、前列腺素、NO,在损伤部位，成纤维细胞分泌胶原，代替坏死的心肌,代替性纤维化,在梗死区外出现胶原沉积 反应性纤维化,心肌排列紊乱,改变原来心肌构筑,常是产生心率失常的原因.,13,5.病毒性心肌炎与,胶原,在病毒性心肌炎的急性期，有大量心肌细胞坏死，在心肌局部有胶原 增生急性期小鼠心肌中I型和 III型胶原mRNA表达明显增加,病毒性心肌炎慢性期，心肌已无坏死灶，但纤维化较明显，,III型胶原大量增生心脏广泛胶原增生心脏的舒张功能下降,病理学特点是心脏间质的纤维化主要是I型和 III型胶原大量沉积，影响了心脏的收编和舒张功能,心脏间质的心肌纤维化即心脏胶原增生主要是由循环中的一些刺激因素刺激心脏成纤维细胞来完成。纤维化的逆转必须首先中和这些刺激因素。,这方面的研究较多如利用这些刺激因子的受体拮抗剂来阻断心脏成纤维细细胞合成和分泌胶原等完全逆转间质纤维化还要依赖于一些蛋白酶。如基质金属蛋白酶(MMP)等，,14,（六间质与心力衰竭,心力衰蝎是一种临床编合征而不是一种特异性疾病,几乎所有心脏疾病都能导致这种状态。,国内并学者认为肾灌注是心力衰竭的发展中心,一旦肾灌注受损，肾脏就合成肾素并激活循环中的,肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)而导致水钠潴留.,缺血性心脏病和高血压性心脏病所导致的慢性心衰，有心脏间质的胶原纤维增生，这种增生是损害心室功能的核心。,此时左室有明显的重构，包括修复性纤维化和反应性纤维化，这种纤维化与心衰有关。,心脏胶原容积分数增加2,3倍后，可使舒张功能下降而收缩功能不变。心脏胶原容积分数增加4倍以上，舒张功能和收缩功能均下降，表现为射血分数的下降。,15,总之，心脏间质是一个非常重要而有兴趣的研究领域，,对心脏科医生来说也是一个非常大的未知领域。,临床研究逐渐向宏观控制和分子医学转变。,随着分子医学的发展，结合临床需要，,心脏间质的研究会愈来愈深人，,亦将取得更加丰硕的成果，,进而对与其相关的心脏病提出更为有效的防治措施,16,第三节 心肌细胞的分裂与增殖,过去曾认为，心肌细胞在成熟以后，即不再进行分裂和增殖，生后细胞数目也不再增加。在病理情况下心脏体积的增大，只是心肌细胞肥大的结果。,认为心肌细胞属于,终末分化细胞,(terminally differentiated cell)，,即,永久性细胞,(permanent cell)。,随着科学技术的发展，对心肌细胞研究的不断深人，人们逐渐认识到，生后心肌细胞也有分裂增殖，一生均处于动态的均衡变化之中。,17,一、心肌生后的生长及变化,在生后，心肌数目的增多与心肌体积的增大相伴随。,人初生时心室总细胞数约为1x 1o,9,个，,有学者研究20岁：,男性右室游离壁有心肌细胞2. 0 X 10,9,个，左室心肌细胞数为5.8X10,9,个；,女性心室心肌细胞数，左、右室分别为4.5X10,9,个和1.4X10,9,个,随着人的发育成熟，男女左右心室的心肌细胞数都在增加,在正常成年大鼠的心脏，心肌细胞DNA的复制保持在低水平。,哺乳动物的心脏在成年也存在DNA的合成及细胞核的有丝分裂。但其程度因各细胞的新生与衰老而有不同。,男性的心脏，从17岁到89岁，其左心室心肌细胞的数目，每年减少4500万个，但右心室每年减少1900万个,而女性，从20岁到95岁，左、右心室的心肌细胞数目基本保持不变。,男性心肌细胞的丢失，伴有剩余心肌细胞的肥大；女性心肌细胞的体积保持不变,18,心肌细胞的生命周期较短，细胞丢失和细胞分裂增殖是经常发生的，,二者保持稳态平衡。,若无心肌细胞增殖，则由凋亡和坏死造成的心肌细胞丢失会使心脏,在5个月内完全消失，幼稚和衰老的心肌细胞共存于心脏内，终生如此。,幼稚心肌细胞约占17%-20，具有分裂增殖能力，,二者的比例随年龄而变化。,细胞的体积也反映出细胞的年龄，,大细胞多为衰老细胞，对生长信号无反应能力，易于发生细胞死亡；,小细胞为幼稚细胞，能进入细胞循环或发生肥大，发生死亡几率少些。,正常心肌细胞有的是单核，有的是双核，一般单核占80，双核者,占20，这一比例不随性别、年龄、心脏肥厚或血管病理状态而改变。,用核的多少判断增殖与否必须慎重，,因为单纯有丝分裂可使核数目增加，而细胞数目不变；,相反，单纯胞浆分裂可使细胞数目增加，而胞核数目保持不变,19,二、由端粒和端粒酶看心肌细胞的分裂,端粒(telomere)是位于染色体端部的特化部分，,其生物学作用是维持染色体的稳定性。,端粒在进化上具有很大的保守性，在细胞分裂时起计时器的作用。,正常体细胞的端粒随细胞分裂而变短，细胞随之衰老,端粒酶是增加染色体末端端粒序列的一种核糖蛋白，,它参与维持端粒的长度，,而端粒的长度对维持其复制的寿命有重要作用。,端粒酶仅在细胞复制过程中存在，,其活性反映细胞增殖的程度。,20,Kajstura于2000年测定了心肌细胞核染色体端粒的长度，以此确定成年心肌细胞是否具有分裂能力。,发现在16 % 的细胞亚群中，端粒的长度随着大鼠年龄的增加而逐渐变短。,这说明，从初生到衰老，心脏中有相当比例的心肌细胞不断在进行着分裂，以补充由于老化而引起的哺乳动物心肌细胞的不断死亡。,Leri等，于2000年，用检测心肌细胞端粒酶活性的方法证明，幼,年、成年及老年大鼠心室肌细胞具有分裂增殖的能力,21,三、利用共聚焦显微镜研究心肌细胞分裂,Kajstura于1998年利用共聚焦显微镜研究心肌组织时，,首次发现正常的成熟心肌细胞具有分化和增殖能力。,在正常对照的心脏中，每100万个心肌细胞中有14个细胞处于有丝分裂期，在缺血性心脏病患者的心脏中，处于有丝分裂期的细胞数量大约增加了10倍左右，即100万个细胞中有152个细胞处于有丝分裂阶段，原发性扩张性心脏病患者则有131个。,同年，有学者也报道了用共聚焦显微镜发现正常心肌组织中有处于有丝分裂期的心肌细胞，,并提出成年哺乳动物的心室肌细胞不是终末分化细胞的观点。,22,四、与心肌细胞分裂增殖有关的调控因紊,细胞周期调控系统主要有两类蛋白家族：,一是CDKs (Cyclin-dependent protein kinases)家族，它是诱导细胞周期下游过程丝氨酸苏氨酸蛋白的磷酸化作用，,称催化亚单位，如CDKl, 2, 3, 4, 5等；,二是细胞周期素(Cyclins)家族，它专门结合CDKs，并控制它们对蛋白磷酸化作用的能力，称调节亚单位。,另外，还有CDKs抑制物CKIs,如P15，P16, P18，P19，P21，P24和P27等蛋自质，它们可与Cyclin-CDK 复合物结合发挥抑制CDK的作用,细胞周期调控系统在心肌细胞分裂增殖中具有重要作用。,研究发现，在心肌细胞发育过程中P21 CIPl和P27 KI P1表达显著升高。成熟心肌细胞提取液可使新生心肌细胞CDK2激酶活性明显升高，而用免疫法去除提取液中的P21 CI P1,则可使CDK2,激酶活性恢复，这表明，P21 CI Pl和P27 KI Pl在心肌细胞周期阻滞中可能具有重要意义,23,目前发现多种细胞因子和蛋白质对心肌细胞的增殖可能有诱导和促进作用。,如胰岛素样生长因子1（IGF-1）、,成纤维生长因子1、2 (FGF-1，2)、,神经因子、,Polo-样蛋激酶、,P57 Kip -2和,内皮素1等,蛋白质和细胞因子主要是通过作用于细胞周期的不两阶段，促进心肌细胞的分裂和增殖,CDK抑制因子P16,INK4a,(p16)是细胞衰老的信号，,p16表达水平同心肌细胞衰老程度呈正比例关系，,p16越低，细胞越年轻。,24,五、心肌细胞分裂增殖的希望,近年来，已经发现在成体组织中有成体干细胞，,如神经干细胞、表皮干细胞，骨髓造血干细胞、骨髓间叶干细胞、肠干细胞和肝干细胞等。,心肌组织中有无干细胞，目前只有少数报道，有待进一步研究证实。,成熟心肌细胞可进入细胞分裂周期，进行分裂增殖活动，这是肯定的，毋庸置疑,但分裂增殖潜力的大小尚待进一步研究。,有两个事实使我们看到了希望：,一是有试验表明，ckit阳性细胞在胎儿期能进人包括心脏在内的许多器官，并形成克隆。,另一个事实是心梗后，骨髓细胞能进入心脏，获得心脏固有干细胞(CSC)的性状，分化为心肌细胞。定位于心肌组织内的骨髓细胞还可分裂增殖成心肌细胞、平滑肌细胞以及内皮细胞，可以使受损心脏的心肌和血管得到一定程度的修复和新生。,25,第二节 干细胞与心脏病的治疗,一、干细胞的基本概念,干细胞就是指那些处于分化过程中，具有分裂增殖能力，并能分化,产生一种以上“专业”细胞的原始细胞。,由于它们所处的分化阶段等级不同，或所处部位与功能的不同，可有不同的名称,如存在于囊胚内细胞团的细胞，具有分化成身体任可一种组织器,官的潜能，称为胚胎干细胞(embryonic stem cell, ES cell),存在于个体各种组织器官中，具有自我更新能力，能分化成相应,组织器宫的“专业”细胞的干细胞，称为成体干细胞（somatic stem cell)。,26,成体干细胞又因为所属器官组织的不同，分为,造血干细胞、间充质干细胞（以上两种属骨髓干细胞）、,神经干细胞、表皮干细胞、肠干细胞和肝干细胞等。,按分化潜能的大小，又可分为,全能干细胞(totipotent stem cell)，受精卵和8细胞胚龄期以前的每个细胞都具有形成一个个体的能力，它们属全能干细胞。,多能干细胞(pluripment stem cell)，从胚胎内细胞团获得的干细胞属此类它们虽可形成各类组织，但不能形成一个完整的个,专能干细胞(multipotent stem cell)，由多能干细胞进一步分化而成，此即所谓成体干细胞。如神经干细胞、造血干细胞和间充质干细胞等。,一般而言，一种成体干细胞只能向一种类型细胞分化，,但最近研究表明，在适当条件下，可以突破胚层限制，,实现跨胚层分化。,27,二、胚胎干细胞,特性：,1.体外培养呈集落紧密堆积，形似鸟巢，细胞无明显界限。细胞体积小，有一个或几个核仁。,2.胚胎干细胞具有分化形成外、中、内三个胚层细胞的潜能。,在体外培养人胚胎干细胞，在适当条件下会自发分化成胚样体，其中可包括有三个胚层的各型细胞如骨、平滑肌、神经上皮、胃上皮等,28,3.表达早期胚胎细胞表面抗原，包括阶段特异性胚胎抗原1（SSEA-1)、SSEA-3. SSEA-4、TRA-1-60, TRA-1-81和碱性磷酸酶。,4.胚胎干细胞端粒酶的表达水平及其与细胞寿命的关系：,端粒酶是增加染色体末端端粒序列的一种蛋白质。它参与维持端粒的长度，端粒的长度对其复制的寿命有很重要的作用。,一般说细胞的生理年龄可以通过侧定端粒序列的长度来判定。,缺乏端粒酶活性，随年龄增长，端粒变短，即进人复制衰老状态,29,人胚胎干细胞应用前景：,人的胚胎干细胞是全能干细胞,在某些条件下可以分化成人体各种细胞，,如各种血细胞、分泌胰岛素细胞、神经细胞或心肌细胞等，,还可以利用它来研究人正常胚胎的发生、细胞移植、组织移植、,基因治疗、染色体工程等，在临床治疗上具有诱人的前景。,在国际上受到广泛的重视，并且采取了许多有力的措施加以推 动。,虽然人干细胞的研究和应用受到道德伦理的限制，,但随着人们认识的提高和相应法律条规的制定，,在不违背伦理和法律的情况下，,胚胎干细胞的研究和应用将会以不可阻 挡的势头向前发展，,为人类的健康事业作出巨大的贡献。,30,三、成体干如胞,在成体组织或器官中，存在着一些具有自我更新及分化产生不同,组织细胞能力的干细胞，即成体干细胞。,它们可以参与组织的更新及损伤的修复。,例如，骨骼肌中有星状 细胞，它是静止的单核细胞作为储备的,肌肉干细胞而存在，以备再生之用。,星状细胞 可以被一些因素激活，包括肌肉损伤，,也能被生长因子如胰岛素样生长因子所激活。,成 体干细胞已在以下几种组织中发现,中枢神经系统、骨髓、牙髓、血管、外周血液、皮 肤的上皮、,肝、胰、角膜、视网膜和骨骼肌。,31,Hierlihy等2002年提出在出生后的心 肌组织里存在一部分对维拉帕米敏感的边缘群,(side population, SP)细胞，具有类似 于多能干细胞的活性；心肌组织中这一干细胞池的存在，使得出生后的心脏能够随外环 境的变化而增殖或分化。,这一新的发现为缺血心肌再生治疗提供了新的细胞来源。成体 千细胞有很好的临床应用前景，可从病人分离出来，引导其分化，再移植回病人，不产 生排斥反应。也可免受伦理问题的困扰,32,Bettratni等(2003)也认为，在正常和病理条件下成体心脏也有心肌细胞的更新。,他们报道有Lin-c-Kit,+,细胞，它们具有心脏干细胞的特点，可以自我更新、产生集落，具有多能性质，可产生心肌细胞、,平滑肌细胞和内皮细胞。把这些细胞注入到缺血的心脏，就会重建分化很好的心肌，并带有新生的血管，这些心肌细胞具有年轻细胞的特点，包绕约20的心室。,成体心脏就如同脑，主要由终末分化的细胞组成，但不是一个终末分化的器官，因为它有支持再生的干细胞。干细胞的存在为心肌的修复开拓了新的前景。,33,成体干细胞研究存在的问题主要是：,有些器官或组织尚未找到成体干细胞，如心 内是否有成体干细胞正在研究。,成体干细胞常常量很小，难于分离和纯化。况且，这些干细胞的数目随年龄变大而减少。,有证据表明成体干细胞的增殖能力不如幼稚细胞。,由于以下原因它们的DNA可有变异，如每天暴露在阳光和有毒环境中，在生命过程中DNA可有复制错误。,对成体干细胞分化早期的研究很难进行，这一点远不如胚胎干细胞。,尽管如此，骨髓间充质千细胞和造血干细胞最近几年的研究却显示出许多可喜的成果和临床应用的美好前景。,34,四、骨髓间充质干如胞,骨髓内主要有2种干细胞，,即骨髓间充质干细胞(bone marrow niesenchymal stemcell, MSC) MSCs呈梭形能紧紧贴附于培养瓶壁，并在合适的培养条件下增生。,造血干细胞（hliematopoietic stem cells, HSCs), HSCs呈圆形，不贴壁，在更换培养介质时容易被洗掉。,体外进行细胞培养7天后，培养瓶中剩下的几乎全是梭形的MSCs。,Fnden-stem等1968年利用体外培养和体内移植发现骨髓基质细胞（BMS）的存在。在低密度培养时，每个细胞很快贴壁生长并形成,克隆，从而得到一种贴壁生长的、可形成克隆的、非巨噬细胞性的、,成纤维细胞样的细胞系，称为成纤维细胞形成单位(colony-forming units-fibroblast, CFU-F),CFU-F在合适的实验条件下，可分化成多种结缔组织，如骨、脂肪、,纤维组织和骨髓基质等。 Fredenstein等认为这些结缔组织的来源即祖先就是骨皿基质干细胞(BMSC)。骨髓基质干细胞一般即指渭髓间充质干细胞,35,骨髓间充质干细胞（MSCs）具有多向分化潜能，在不同的诱导条件下可分化为中胚层及神经外胚层组织细胞，如成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、肌原细胞、内皮细胞、心肌,细胞和神经组织细胞等。,另外，MSCs的分化具有组织特异性，即MSCs所到达的组织,微环境可诱导其定向分化。,骨髓基质作为诱导造血微环境的主要成分，可为造血干细胞的生长、繁殖、分化和成熟起支撑作用；,同时，骨髓基质细胞还分泌一些与造血干细胞的分化成熟有关的细胞外基质及细胞因子，包括白介素-1 （IL-l)、IL-3、IL-6、集落刺激因子-1 (CSF-1）、干细胞因子（SCF，即c-Kit配体）等,这些物质作为干细胞微环境的主要成分，可对干细胞的分化产生重要的影响。,36,MSCs可分化为心肌细胞的证据如下：,Tomita 1999年报告应用骨髓间充质干细胞,移植治疗小鼠心肌梗死，将从骨髓分离的新鲜间充质干细胞经溴脱氧尿苷处理后注射到自体心肌瘢痕组织内，8周后在所有移植骨髓细胞的瘢痕组织内，均可看到有标志的移植骨髓细胞发育成心肌样细胞，移植骨髓细胞的心脏功能也有所提高。且诱导瘢痕内血管生成,37,溴脱氧尿苷可用来标志间充质干细胞。,Wang 2000年同样用骨髓间充质干细胞进行体内心肌细胞移植实验结果显示标记的骨髓细胞在移植后任意时间点均可在宿主内见到，且有生长潜力。,4周后骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化并表达肌球蛋白重链，,且Connexin 43染色阳性。,表明移植细胞与宿主细胞间已形成缝隙连接。,2001年，用同样的方法培养骨髓基质细胞，经冠状动脉注人到已结扎左冠状动脉2周的心脏模型中，结果骨髓基质细胞可以迁移出冠状动脉系统而到心脏模型中成活。,38,与Tomita的实验所得结果不同的是，,注入的骨髓 基质细胞因生存的微环境不同而被诱导成不同的细胞。,在心梗瘢痕组织中形成纤维细 胞，,而在其周围的心肌中则形成新生的心肌细胞。,其中一部分植入的骨髓基质细胞会并入心内膜及毛细血管的内皮细胞中。,从而推断，骨髓基质来源的内皮祖细胞有可能参与缺血区域的血管再生。,最近其他许多研究均证实骨髓间充质干细胞修复心肌组织的可行性及有效性。,39,MSCs用于临床治疗初步成功Strauer 2001年首先应用自体骨髓细胞移植治疗心肌梗死病人。,一例46岁男性患者，冠状动脉造影显示左前降支阻塞导致穿壁,性心肌梗死。抽取病人骨髓，分离骨髓间充质干细胞，用导管将这些细胞注射到梗死相关的血管内。,移植前和移植后10周应用蛇SPECT心肌显像、多巴酚丁胺超声心动图负荷试验、右心导管及核素心室造影等方法检验病人左室功能、梗死面积、心室形态及心肌血液灌注情况。,结果发现，10周后梗死面积由移植前的24降至15.7射血分数、心搏量及心输出量指数增加2030；左室舒张末容积降低30；左室充盈压也明显下降。,首例移植应用证明，人类骨髓间充质干细胞移植是可行的；移植到心肌瘢痕中的骨髓间充质干细胞可分化为心肌细胞及形成新生血管，并可改善心脏功能。,40,骨髓基质细胞与其他细胞移植有不同的特点，各有优缺点。胚胎干细胞可以诱导成心肌细胞，具有很大的应用前景。,但其中未分化的全能干细胞可能生成畸胎瘤，人胚胎干细胞移植还涉及伦理问题。胚胎心肌细胞在体内移植试验中较好地提高了心的功能， 但其供体来源受限，且涉及道德因素，况且植入的新生儿心肌细胞即使在持续使用环抱！,素A的情况下，经数月也会因排斥反应而消失。成骨骼肌细胞在植人心肌中可成活,但尚无转化为心肌细胞的证据，不能与原有心肌形成闰盘连接，因而对提高心功能的作：,用有限。骨髓基质细胞移植则有很大优势，首先它具有很强扩增能力，可满足数量需完善和进步，将会给更多的心脏病患者带来福音,41,42,43,