美研究用骨髓细胞治疗心肌损伤
咱们得先说说心脏这个器官。心脏就像人体的发动机,一刻不停地跳,把血液泵到全身各处。但问题是,这台发动机要是坏了,修起来特别费劲。为啥呢?因为心脏肌肉细胞,也就是心肌细胞,成年以后基本就停止分裂了。你手上划个口子,皮肤细胞能长回来,肝脏切掉一块还能再生,但心肌细胞不行。一旦因为缺血、缺氧或者其他原因死掉,就是永久性的损伤,留下的疤痕组织替代了原先的肌肉,心脏的泵血功能就会打折扣。
这就是为什么心梗那么可怕。当冠状动脉被血栓堵住,下游的心肌细胞断了“粮草”,几分钟内就开始大片死亡。虽然现在有溶栓、支架这些手段能及时开通血管,但已经坏死的那些心肌细胞,身体根本没法自己长回来。很多心梗患者即使抢救及时,之后也会出现心力衰竭,生活质量大打折扣,就是因为心脏少了“干活”的细胞。
所以,科学家们一直在琢磨:能不能想办法让心肌细胞“再生”?这些年试过各种路子,比如激活心脏里本来就有的少量干细胞,或者用胚胎干细胞分化成心肌细胞再移植,但都有各自的麻烦。胚胎干细胞涉及伦理争议,而且有形成肿瘤的风险。那有没有更安全、更易获得的来源?
答案可能就在咱们自己的骨髓里。骨髓里除了造血干细胞,还藏着一小群“多能细胞”,或者叫“间充质干细胞”。这些细胞的主要任务本来是造血液,但它们还保留着一项本事——能分化成别的细胞,比如骨骼细胞、脂肪细胞,甚至在某些条件下,可以变成心肌细胞。最关键的是,从自己身体里取骨髓,不存在免疫排斥,伦理上也没问题。
不过,问题在于骨髓里细胞种类太多了,多数是已经分化了的血细胞,真正有分化潜力的多能细胞只占极小一部分。怎么把它们挑出来?美国纽约医学院的科学家想了个办法。他们发现,这些多能细胞的表面有一种特殊的“标记”——一种叫c-Kit的蛋白质,像是它们的“身份证”;同时,它们身上没有另一种叫Lin的蛋白质,后者是成熟血细胞的标志。根据这个“c-Kit阳性、Lin阴性”的特征,研究人员就能用磁珠或者流式细胞仪,把那些潜力股从骨髓细胞里“捡”出来,纯度能达到很高。
有了这些细胞,接下来就是要验证它们到底能不能修复心脏。科学家用实验鼠做了个经典的模型:把老鼠的冠状动脉前降支结扎,模拟心梗——扎住血管后,下游的心肌因为缺血开始坏死。几小时后,他们把分离好的骨髓多能细胞直接注射到那个受损的区域。然后,等了9天。
9天之后,打开老鼠的心脏一看,结果让人兴奋。那些注射进去的细胞不仅活了下来,还分化成了心肌细胞、血管内皮细胞和平滑肌细胞——这三种细胞正好是修复心脏最需要的。心肌细胞负责收缩,血管内皮细胞能形成新的毛细血管,平滑肌细胞则构成血管壁。三种细胞协同工作,相当于在疤痕组织里重建了有功能的心肌和血流。数据显示,这些新生的细胞填满了受损区域一半以上的面积,而且还在继续分裂。心脏的射血分数,也就是心脏每次搏动泵出血液的比例,也有明显改善。这说明,修复不是表面功夫,而是实实在在改善了心脏的工作能力。
不过,别高兴太早。科学家自己也在论文里强调:这只是一个早期的动物实验,距离用在人身上,还隔着好几道坎。首先,老鼠的心脏结构和人类还有差异,老鼠的愈合能力本来就比人强。其次,注射进去的细胞在9天里能活下来,但长期来看能不能稳定存在?会不会最终变成别的细胞,比如骨细胞或者脂肪细胞,那反而坏事。还有,如果心梗发生已经很久,疤痕组织已经形成,里面纤维化很严重,这时候再注射干细胞,还能不能有效定居和分化?这些都是未知数。
再往深了说,就算细胞能分化成心肌细胞,它们能不能和原来的心脏细胞“同步跳”?心脏的收缩是个精密的电信号传导过程,新来的细胞如果没有和周围细胞建立连接,不但帮不上忙,还可能引起心律失常。这个风险也必须排除。
但不管怎么说,这项研究确实给心肌梗死后的修复治疗打开了一扇门。以前大家觉得心肌细胞死了就死了,没救了;现在至少看到了一个方向——我们可以从自己身上抽取一小部分骨髓,把里面的“种子”细胞提纯出来,再种回去,让它们自己长成需要的组织。虽然过程还很粗糙,但思路非常清晰:利用身体自身的修复能力,来弥补那些无法自我修复的损伤。
现在,很多实验室都在沿着这个方向往前走。有的在优化分离和培养方法,让细胞质量更高;有的在尝试不同的注射方式,比如用导管经心内膜注射,或者通过静脉注射(让细胞自己“归巢”到心脏);还有的在研究怎么让细胞存活更久,比如用水凝胶或者生物支架兜住它们。每一步都走得小心翼翼,但每一步都让我们离真正的“心肌再生”更近一些。
也许在不久的将来,心梗患者做完急诊支架后,不用再担心心脏功能下降,医生会从他们髂骨里抽一小管骨髓,经过处理,再把那些小小的“修复师”注射回心脏。这些细胞默默发育,长出新的心肌和血管,让心脏重新恢复活力。当然,这还需要很多年严谨的临床试验来验证安全性和有效性,但至少,希望已经在那了。
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