人尿液干细胞移植治疗大鼠心肌损伤

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0664

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
心肌损伤：指心肌因严重缺血而导致的更大程度的冠状动脉供血不足。心肌损伤反映了心肌因严重缺血而近于“坏死”前期的一种状态，冠状动脉供血改善后即可恢复正常。心肌损伤时，ST向量指向损伤区，心电图表现为ST段偏移及形态改变。
尿液干细胞：研究发现，尿液是一种完全无创的细胞来源，主要用于疾病辅助诊断和检测，目前已从人的尿液中获得尿液干细胞，在再生医学、组织工程应用等方面具有研究价值。最近研究表明，人尿液干细胞可分化成神经元、心肌细胞等不同的细胞类型。

摘要
背景：近年来多项研究已经显示骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、心肌干细胞等可以参与心肌修复，但是人尿源性干细胞在心肌梗死方面的研究还非常缺乏。
目的：探讨人尿液干细胞移植对急性心肌梗死模型大鼠心功能的影响及其机制。
方法：64只SD大鼠，随机取20只为正常对照组，余44只结扎冠状动脉左前降支制备急性心肌梗死模型，最终建模成功40只大鼠，随机分为心肌梗死组和人尿液干细胞移植组，每组20只，正常对照组和心肌梗死组尾静脉注射生理盐水，人尿液干细胞移植组尾静脉注射CM-Dil标记的人尿液干细胞，1次/d，连续3 d。移植后6周，超声心动图检测大鼠心功能，然后取心肌组织行CD34免疫组化染色、苏木精-伊红染色、TUNEL染色、RT-PCR检测。
结果与结论：①与心肌梗死组比较，人尿液干细胞移植组大鼠心功能明显改善(P < 0.05)，新生毛细血管密度增多(P < 0.05)，细胞凋亡率显著降低(P < 0.05)；②正常对照组和心肌梗死组大鼠心肌组织中没有CM-Dil阳性细胞，人尿液干细胞移植组大鼠心肌组织出现大量的CM-Dil阳性细胞；③与心肌梗死组相比，人尿液干细胞移植组心肌组织中Bcl-2基因表达显著增高(P < 0.05)，Caspase-3基因表达显著降低(P < 0.05)；④结果表明，人尿液干细胞移植对损伤心肌有明显的修复作用，能够减少心肌细胞凋亡，改善心肌梗死大鼠心功能。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程
ORCID: 0000-0002-8025-2894(孙贺元)

关键词: 心肌梗死, 人尿液干细胞, 移植, 大鼠, 心功能, 干细胞

Abstract:

BACKGROUND: In recent years, many studies have shown that bone marrow mesenchymal stem cells, adipose-derived stem cells, and cardiac stem cells can participate in myocardial repair, but little is reported on the use of human urine-derived stem cells in the treatment of myocardial infarction.
OBJECTIVE: To investigate the effect of human urine-derived stem cell transplantation on the heart function of myocardial infarction rats.
METHODS: The 20 of 64 Sprague-Dawley rats were selected as normal control group, and the remaining 44 rats were subjected to ligation of the left anterior descending coronary artery to make myocardial infarction models. The 40 model rats were successfully made and randomized into myocardial infarction group and cell transplantation group with 20 rats in each group. The rats in the myocardial infarction group were given injection of normal saline by tail vein, while those in the cell transplantation were given injection of human urine-derived stem cells labeled by CM-Dil by tail vein. The treatment was done once a day and lasted for 3 consecutive days. At 6 weeks after cell transplantation, the heart function of rats was examined by echocardiography, and the myocardial tissues of rats in each group were taken for CD34 immunohistochemical staining, hematoxylin-eosin staining, TUNEL staining and RT-PCR detection.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the myocardial infarction group, significantly improved heart function of rats, increased density of neonate blood capillaries, and decreased apoptotic rate were observed in the cell transplantation group (all P < 0.05). The CM-Dil positive cells were not observed in the normal control group and myocardial infarction group, while a great number of positive cells appeared in the cell transplantation group. Compared with the myocardial infarction group, Bcl-2 gene expression level in the cell transplantation group was significantly higher (P < 0.05), while the Caspase-3 gene expression level was lowered (P < 0.05). In conclusion, transplantation of human urine-derived stem cells can significantly improve the heart function of rats with acute myocardial infarction, and reduce cell apoptosis in the rat myocardium.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

Key words: Urine, Stem Cell Transplantation, Myocardial Infarction, Tissue Engineering

中图分类号:

R394.2

孙贺元. 人尿液干细胞移植治疗大鼠心肌损伤[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(33): 5303-5308.

Sun He-yuan. Human urine-derived stem cells transplantation for treatment of myocardial infarction in rats[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(33): 5303-5308.

图/表（结果） 2

2.1 人尿液干细胞的形态 细胞复苏6 h后即可见到有少量的人尿液干细胞贴壁，接种24 h后人尿液干细胞呈现出多角形或者长梭形的形态(图1A)。CM-Dil标记的人尿液干细胞在荧光显微镜下发出红色荧光，CM-Dil的标记率为98% (图1B)。人尿液干细胞细胞表型CD29表达率为99.13%，CD73表达率为98.73%，CD34表达率为0.40%^[18]。

2.2 各组大鼠心功能检测结果 细胞移植后6周，与心肌梗死组比较，人尿液干细胞移植组大鼠心功能明显改善(P < 0.05)，见表1。

2.3 各组大鼠心肌组织新生毛细血管密度 正常对照组、心肌梗死组、人尿液干细胞移植组新生毛细血管密度分别为(96.19±14.03)，(45.93±8.16)，(83.88±15.63)个/高倍视野。与心肌梗死组比较，人尿液干细胞移植组新生毛细血管密度增多(P < 0.05)，见图2。

2.4 各组大鼠心肌组织中人尿液干细胞的存活情况 移植后6周，荧光显微镜下观察可见正常对照组和心肌梗死组大鼠心肌组织中没有CM-Dil阳性细胞，人尿液干细胞移植组大鼠心肌组织出现大量的CM-Dil阳性细胞(63.52±5.32)个/高倍视野，见图3。

2.5 各组大鼠心肌组织苏木精-伊红染色结果 见图4。与正常对照组比较，心肌梗死组心肌组织具有明显的损伤，可见较多的脱落细胞。与心肌梗死组相比，人尿液干细胞移植组心肌组织损伤明显减轻，细胞脱落也明显较少。

2.6 各组大鼠心肌细胞凋亡情况 见图5。与正常对照组[(3.0±0.5)%]相比，心肌梗死组心肌组织细胞凋亡率显著升高[(37.2±6.3)%]；人尿液干细胞移植组细胞凋亡率[(10.7±2.6)%]显著低于心肌梗死组。

2.7 各组心肌组织Bcl-2和Caspase-3基因表达水平 见表2和图6。与心肌梗死组相比，人尿液干细胞移植组心肌组织中Bcl-2基因表达水平显著增高(P < 0.05)，Caspase-3基因表达水平显著降低(P < 0.05)。

参考文献

[1] 赵艳.急性心肌梗死治疗进展[J].数理医药学杂志, 2016,29(4): 563-564.

[2] 杜月,崔映波,余显伦,等.急性心肌梗死的药物治疗现状与进展[J].医学信息,2015,28(50):387-388.

[3] 冯敏.临床治疗心肌梗死的研究进展[[J].实用心脑血管病杂志, 2014,22(6):3-4.

[4] 李波,刘杨,杨鹏.间充质干细胞应用进展[J].临床军医杂志, 2016, 44(2):205-208.

[5] 许锴,陈霞,高绍荣.我国诱导多能干细胞研究进展[J].生物技术通报,2015,31(4):72-81.

[6] Caulfield T, Kamenova K, Ogbogu U, et al. Research ethics and stem cells: Is it time to re-think current approaches to oversight. EMBO Rep. 2015;16(1):2-6.

[7] Holm S.Biobanking human embryonic stem cell lines: policy, ethics and efficiency.Monash Bioeth Rev. 2015;33(4): 265-276.

[8] 周明.人尿液源性干细胞的分离培养研究[C].2016(第二届)毒性测试替代方法与转化毒理学(国际)学术研讨会暨有害结局路径(AOP)与风险评估培训会议论文集,2016:72-73.

[9] Xue Y, Cai X, Wang L, et al. Generating a non-integrating human induced pluripotent stem cell bank from urine-derived cells.PLoS One. 2013;8(8):e70573.

[10] Zhang D, Wei G, Li P, et al. Urine-derived stem cells: A novel and versatile progenitor source for cell-based therapy and regenerative medicine.Genes Dis. 2014;1(1):8-17.

[11] Gao P, Han P, Jiang D, et al. Effects of the donor age on proliferation, senescence and osteogenic capacity of human urine-derived stem cells.Cytotechnology. 2017;69(5):751-763.

[12] Jiang ZZ, Liu YM, Niu X, et al. Exosomes secreted by human urine-derived stem cells could prevent kidney complications from type I diabetes in rats.Stem Cell Res Ther. 2016;7:24.

[13] Chun SY,Park GB,Kwon TG, et al.Analysis of stability of human urine derived stem cells during serial subcultures. Tissue Engineering & Regenerative Medicine. 2015;12(2): 122-131.

[14] Tran C,Tangada A,Yi H, et al.PD35-05 human urine-derived stem cells or their secretome alone facilitate functional recovery in a rat model of stress urinary incontinence.Journal of Urology.2016;195(4):e845.

[15] 邹松平,王宇,李春雨,等.骨髓间充质干细胞旁分泌对急性心肌梗死心肌的保护作用[J].中国组织工程研究, 2014,18(23): 3653-3659.

[16] 汪兆艳,郭建巍,杨印祥,等.自体与异体脂肪间充质干细胞移植治疗大鼠急性心肌梗死的比较研究[J].解放军医学杂志, 2017, 42(9):788-792.

[17] 郑楠,张宁坤,高连如.成体心肌干细胞的研究进展[J].解放军医学杂志,2013,38(4):334-337.

[18] 赫为,朱琼瑶.人尿液干细胞定向移植治疗大鼠颅脑损伤[J].临床和实验医学杂志,2017,16(13):1258-1261.

[19] Elkayam U, Jalnapurkar S, Barakkat MN, et al. Pregnancy-associated acute myocardial infarction: a review of contemporary experience in 150 cases between 2006 and 2011.Circulation. 2014;129(16):1695-1702.

[20] Ban K, Park HJ, Kim S, et al. Cell therapy with embryonic stem cell-derived cardiomyocytes encapsulated in injectable nanomatrix gel enhances cell engraftment and promotes cardiac repair.ACS Nano. 2014;8(10):10815-10825.

[21] Kochegarov A, Moses-Arms A, Lemanski LF.A fetal human heart cardiac-inducing RNA (CIR) promotes the differentiation of stem cells into cardiomyocytes.In Vitro Cell Dev Biol Anim. 2015;51(7):739-748.

[22] Abd El Aziz MT, Abd El Nabi EA, Abd El Hamid M, et al. Endothelial progenitor cells regenerate infracted myocardium with neovascularisation development.J Adv Res. 2015;6(2): 133-144.

[23] Fatkhudinov T, Bolshakova G, Arutyunyan I, et al. Bone marrow-derived multipotent stromal cells promote myocardial fibrosis and reverse remodeling of the left ventricle.Stem Cells Int. 2015;2015:746873.

[24] Zhao L, Yang G, Zhao X.Rho-associated protein kinases play an important role in the differentiation of rat adipose-derived stromal cells into cardiomyocytes in vitro.PLoS One. 2014; 9(12):e115191.

[25] 梁宵,李彤,杨树森.干细胞治疗心肌梗死研究进展[J].临床和实验医学杂志,2015,14(18):1574-1577.

[26] 刘金峰,凌斌.骨髓间充质干细胞对心肌梗死治疗的研究进展[J].中国医学科学院学报,2015,37(1):108-112.

[27] 姜大庆,谷天祥,徐兆发,等.心肌球源性心肌干细胞联合心室肌细胞外基质治疗大鼠急性心肌梗死效果[J].南方医科大学学报, 2016,36(10):1316-1321.

[28] Zhu Q, Li Q, Niu X, et al. Extracellular Vesicles Secreted by Human Urine-Derived Stem Cells Promote Ischemia Repair in a Mouse Model of Hind-Limb Ischemia. Cell Physiol Biochem. 2018;47(3):1181-1192.

[29] Chen L, Li L, Xing F, et al. Human Urine-Derived Stem Cells: Potential for Cell-Based Therapy of Cartilage Defects. Stem Cells Int. 2018;2018:4686259.

[30] Ji X, Wang M, Chen F, et al. Urine-Derived Stem Cells: The Present and the Future. Stem Cells Int. 2017;2017:4378947.

[31] Tayhan SE, Kele? GT, Topçu ?, et al. Isolation and in vitro cultivation of human urine-derived cells: an alternative stem cell source. Turk J Urol. 2017;43(3):345-349.

[32] Tian SF, Jiang ZZ, Liu YM, et al. Human urine-derived stem cells contribute to the repair of ischemic acute kidney injury in rats. Mol Med Rep. 2017;16(4):5541-5548.

[33] Liu Y, Ma W, Liu B, et al. Urethral reconstruction with autologous urine-derived stem cells seeded in three-dimensional porous small intestinal submucosa in a rabbit model. Stem Cell Res Ther. 2017;8(1):63.

[34] Yang Q, Chen X, Zheng T, et al. Transplantation of Human Urine-Derived Stem Cells Transfected with Pigment Epithelium-Derived Factor to Protect Erectile Function in a Rat Model of Cavernous Nerve Injury. Cell Transplant. 2016; 25(11):1987-2001.

[35] Gao P, Jiang D, Li Z. The application progress of human urine derived stem cells in bone tissue engineering. Zhonghua Wai Ke Za Zhi. 2016;54(4):317-320.

[36] Dong X, Zhang T, Liu Q, et al. Beneficial effects of urine-derived stem cells on fibrosis and apoptosis of myocardial, glomerular and bladder cells. Mol Cell Endocrinol. 2016;427:21-32.

[37] Sun H, Zhang F, Wang Y, et al. Generation of induced pluripotent stem cell line (ZZUi011-A) from urine sample of a normal human.Stem Cell Res. 2018;29:28-31.

[38] Hirsch T, Marzo I, Kroemer G.Role of the mitochondrial permeability transition pore in apoptosis.Biosci Rep. 1997;17(1):67-76.

[39] 郭洁,张宝辉.丹参酮ⅡA对急性心肌梗死大鼠的心肌凋亡及Bax与Caspase-3表达的影响[J].解剖科学进展, 2017,23(3): 228-230.

[40] 袁芳.山楂叶总黄酮对心肌缺血再灌注损伤大鼠心肌细胞凋亡及bcl-2、Bax、caspase-3蛋白表达影响[J].辽宁中医药大学学报,2016,18(8):42-45.

[41] Adams JM, Cory S.The Bcl-2 protein family: arbiters of cell survival.Science. 1998;281(5381):1322-1326.

[42] 陈辉,黄政德.Bcl-2、Bax与心肌缺血再灌注损伤细胞凋亡[J].辽宁中医药大学学报,2014,16(9):116-120.

[43] 王婷,张智博.Bcl-2蛋白在调控细胞凋亡与自噬中的作用[J].心脑血管病防治,2014,14(4):315-318.

引言

心肌梗死是全球发病率较高的一种疾病，中国的心肌梗死年发病人数已逾200万^[1-2]。急性心肌梗死是由于冠状动脉发生急性闭塞，血流被阻断，从而引发部分心肌缺血坏死而引起的。目前治疗急性心肌梗死的方法主要有外科手术和介入治疗^[3]，这2种疗法均旨在重新建立血供，而不能修复损伤和坏死的心肌。近几年来，随着干细胞研究的深入和应用逐渐增多，干细胞疗法越来越受到医学界的重视。干细胞疗法的理论基础是机体内存在具有多向分化潜能且能够分泌多种生物活性因子的干细胞^[4-5]。此类干细胞包括胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、脐血干细胞等，人类胚胎干细胞来源存在伦理问题，骨髓和脂肪取材为侵入性操作，具有来源受限、创伤大、术后并发症多等缺点^[6-7]。

近年来研究发现在人的尿液中存在一种干细胞，该细胞也具有多向分化潜能和分泌生物活性因子的能力，且该细胞不需要有创取材，来源非常广泛，不涉及伦理问题，是一种理想的成体干细胞体系^[8]。人尿源性干细胞可以参与修复重建骨骼、皮肤、肠道以及尿路损伤^[9-11]。研究表明通过移植人尿源性干细胞，可以改善病理模型大鼠肾脏、膀胱等组织器官的功能^[12-14]。近年来多项研究已经显示骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、心肌干细胞等可以参与心肌修复^[15-17]，但是人尿源性干细胞在心肌梗死方面的研究还非常缺乏，实验旨在探讨人尿液干细胞移植对大鼠心肌损伤的影响。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

材料方法

1.1 设计 随机对照动物实验。

1.2 时间及地点 实验于2016年5月至2017年11月在天津医科大学内分泌研究所完成。

1.3 材料

1.3.1 细胞 冻存人尿液干细胞购买于中国医学科学院。

1.3.2 实验试剂 胰蛋白酶(美国Sigma公司)；DMEM培养基、胎牛血清、PBS(Hyclone公司)；细胞培养箱(HeraeusSepatech公司)；Trizol试剂盒(Invitrogen公司)。

1.3.3 实验动物 64只成年SD大鼠，七八周龄，体质量200-250 g，雌雄各半，由北京维通利华动物实验技术有限公司提供，生产许可证号：SCXK(京)2012-0001，实验在天津医科大学内分泌研究所完成，实验动物使用许可证号：SYXK(津)2014-0002。所有大鼠饲养于室温25 ℃，湿度60%-70%的SPF环境下，大鼠自由饮水和采食。

1.4 实验方法

1.4.1 人尿液干细胞复苏与标记 将购买的人尿液干细胞迅速放入60 ℃恒温水浴箱中，在30 s内使其快速复苏，待细胞悬液完全融化后进行稀释、离心、弃上清、洗涤细胞等操作，然后用DMEM完全培养液重悬细胞，调整人尿液干细胞浓度为1×10⁹ L^-1，在细胞培养箱中培养7 d，离心、弃上清、洗涤细胞，将细胞浓度调整为1×10⁹ L^-1，进行CM-Dil荧光标记。向细胞悬液中加入5 μL CM-Dil，在细胞培养箱中继续孵育25 min，重复此操作2次后显微镜下观察细胞形态和细胞标记情况。

1.4.2 实验分组与建模 从64只SD大鼠中随机选取20只大鼠作为正常对照组，将剩余的44只大鼠给予冠状动脉左前降支结扎处理，构建急性心肌梗死损伤模型，观察大鼠心电图动态变化，结扎部位以下区域颜色变淡、变白，局部心肌搏动减弱，说明造模成功。最终40只大鼠建模成功，随机分为心肌梗死组、人尿液干细胞移植组，每组20只。造模后24 h，正常对照组和急性心肌梗死组大鼠尾静脉注射20 μL生理盐水，人尿液干细胞移植组大鼠尾静脉注射20 μL CM-Dil标记的人尿液干细胞悬液(细胞浓度为2×10⁷L^-1)，每天治疗1次，连续3 d。

1.4.3 超声心动图检测大鼠心功能改变 细胞移植后6周，每组选取3只大鼠进行超声心动图检测。采用超声诊断仪记录3个心动周期左室收缩末期内径(LVDs)、左室舒张末期内径(LVDd)、左室前壁舒张末期厚度(LVAWd)、左室舒张末期容积(EDV)、左室收缩末期容积(ESV)，计算左室射血分数(LVEF)。

1.4.4 CD34免疫组化染色 超声心动图检测后，麻醉处死大鼠，迅速打开胸腔，取心肌梗死组织制作石蜡组织切片，进行CD34免疫组化染色，于40倍光镜下寻找全部视野下血管高密度区域，再于400倍光镜下计数5个视野内微血管数，求平均数作为该标本微血管密度。

1.4.5 苏木精-伊红染色 细胞移植后6周，每组选取3只大鼠给予水合氯醛注射麻醉处死，打开胸腔，取左侧心肌组织梗死部位，进行脱水浸蜡包埋后制成6 μm厚的薄片，放到加热的水中熨平，再贴到载玻片上，放入恒温箱中烘干，梯度乙醇脱水，二甲苯脱蜡，树胶封固，进行苏木精-伊红染色，显微镜下观察心肌梗死组织病理变化。

1.4.6 心肌梗死部位人尿液干细胞示踪 细胞移植后6周，每组选取3只大鼠给予水合氯醛注射麻醉处死，取梗死心肌组织，制作石蜡切片，荧光显微镜下观察CM-Dil标记的人尿液干细胞的数量。

1.4.7 TUNEL法检测细胞凋亡 细胞移植后6周，每组选取3只大鼠给予水合氯醛注射麻醉处死，取梗死心肌组织制作石蜡切片后脱蜡处理，向切片上滴加复合消化酶室温孵化20 min；洗涤后滴加50 μL TUNEL标记反应混合液，在湿盒中37 ℃孵育1 h，滴加POD2转化液50 μL；湿盒37 ℃孵育30 min，PBS冲洗3次，DAB显色；进行苏木精-伊红复染后即可在荧光显微镜下观察凋亡细胞数目，并计算凋亡率。

1.4.8 RT-PCR检测Bcl-2和Caspase-3基因表达 细胞移植后6周，每组选取3只大鼠给予水合氯醛注射麻醉处死，取梗死心肌组织，研磨匀浆后使用Trizol试剂提取大鼠心肌组织中的总RNA，反转录获得cDNA，进行RT-PCR反应检测Bcl-2和Caspase-3基因表达。

通过Primer Primer5.0软件设计引物，Bcl-2引物序列上游：5'-CTG GTG GAC AAC ATC GCT CTG-3'；下游：5'-GGT CTG CTG ACC TCA CTT GTG-3'，目的片段长度778 bp。Caspase-3引物序列上游：5'-GAA GCG AAT CAA TGG ACT CTG-3'；下游：5'-GCA CAA AGC GAC TGG ATG AA-3'，目的片段长度305 bp；内参照β-actin引物序列上游：5'-CAT CTC TTG CTC GAA GTC CA-3'；下游5'-ATC ATG TTT GAG ACC TTC AAC A-3'，片段长度为190 bp。反应条件：95 ℃预变性2 min，95 ℃退火15 s，54 ℃ 30 s，65 ℃ 20 s，扩增40个循环，最终72 ℃延伸7 min。对10 μL PCR产物实施琼脂糖凝胶电泳30 min，用Image proplus6.0图像分析软件测算电泳条带的吸光度值，计算其相对表达量。

1.5 主要观察指标 ①各组大鼠心功能指标；②各组大鼠心肌组织新生毛细血管密度；③各组大鼠心肌梗死组织病理变化；④各组大鼠心肌细胞凋亡情况；⑤各组大鼠心肌组织Bcl-2和Caspase-3基因表达水平。

1.6 统计学分析 采用SPSS 17.0进行统计学分析，实验数据以x(_)±s形式表示，多组间均数采用单因素方差分析，两两比较采用SNK-Q检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞；骨髓干细胞；造血干细胞；脂肪干细胞；肿瘤干细胞；胚胎干细胞；脐带脐血干细胞；干细胞诱导；干细胞分化；组织工程

讨论

在冠状动脉发生病变时，心脏血流急剧减少，相应的使心肌出现严重而持久性的急性缺血，最终导致心肌组织发生缺血性坏死，即发生急性心肌梗死^[19]。近年来，多项研究显示干细胞具有修复心肌损伤的潜力，干细胞疗法为心肌梗死治疗打开了一扇新的大门。Ban等^[20]将胚胎干细胞移植到大鼠心肌梗死组织中，可以明显改善心功能并促进受损心肌修复，其认为胚胎干细胞可以向心肌细胞分化、增殖^[21]。骨髓干细胞在治疗心血管疾病方面已经有较多的资料，其主要通过分泌细胞因子和分化为心肌细胞实现修复目的^[22-23]。心脏干细胞和脂肪干细胞等在修复心肌方面也表现出了较好的效果^[24]。梁宵等^[25]总结了干细胞修复心肌损伤的机制，一方面移植的干细胞可以分化成为心肌细胞；另一方面移植到心肌梗死部位的干细胞可以通过旁分泌或者细胞融合或者诱导刺激心脏干细胞，促进损伤心脏的修复。除此之外移植的干细胞可以通过分泌生物活性细胞因子促进心肌梗死部位血管新生，改善心肌梗死区域的微循环^[26-27]。研究发现，尿液是一种完全无创的细胞来源，主要用于疾病辅助诊断和检测，目前已从人的尿液中获得尿液干细胞，在再生医学、组织工程应用等方面具有研究价值^[28-36]。然而人尿液源性干细胞对急性心肌梗死损伤修复尚未见相关研究报道，为此作者进行了此项实验。

实验结果表明，移植后6周，人尿液干细胞移植组发现大量CM-Dil阳性细胞，而正常对照组及心肌梗死组则未见CM-Dil阳性细胞。细胞移植后大鼠心功能得到明显改善，这提示人尿液源干细胞移植具有积极的治疗作用。人尿液干细胞移植可以明显减少心肌细胞凋亡和减轻心肌组织损伤以及促进心肌梗死部位新生血管增多。与心肌梗死组相比，人尿液干细胞移植组心肌组织中Bcl-2基因表达水平显著增高(P < 0.05)，Caspase-3基因表达水平显著降低(P < 0.05)。在调控细胞代谢中，Bax蛋白可激活线粒体通透性转化孔的开放，引起线粒体结构和功能紊乱，该通路下游的关键蛋白Caspase-3激活促进蛋白外流，细胞凋亡^[37-40]；而Bcl-2表达的上调可以抑制细胞凋亡，该蛋白可以直接或间接地阻止细胞色素C释放，后者是抑制凋亡蛋白酶激活的关键因素；此外Bcl-2还可以保持线粒体通透性转化孔关闭状态，进而维持细胞的生存^[41-43]；二者都是Bcl家族的成员，参与细胞生存和凋亡的精细调节。由此可知人尿液源干细胞可以通过促进Bcl-2表达，抑制Caspase-3的表达，进而抑制损伤组织中细胞的凋亡。

综上，人尿液源性干细胞移植能够显著减少心肌细胞凋亡，改善心功能，促进心肌梗死组织修复，其机制可能与人尿液源性干细胞参与调节Bcl-2和Caspase-3表达有关。

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