心血管疾病是目前全世界范围内导致死亡的主要原因( 1]表明迫切需要全球初级预防和有效的辅助治疗方法。进步在心血管疾病的治疗和管理,但尽管如此,不能直接逆转疾病的过程,也就是说,补充流失的心肌细胞和/或心肌瘢痕的新功能齐全的心肌细胞。

MSC是多功能细胞能够分化为中胚层的细胞谱系。体内,MSC出现罕见的骨髓和人口可能是胎盘等组织,脂肪组织,和血管(血管周的细胞) 2- - - - - - 5]。MSC在体外扩大使用前,因此这些体外的性质归因于MSC扩大细胞。(MSC还高度免疫抑制特性 4),有证据表明,体外扩大MSC可以灌输组织内许多设置包括心肌损伤后心肌梗塞(AMI) ( 6]。

MSC被Friedenstein et al .(第一次描述了 7)作为一个信徒,呈人口可能体内正常骨的再生基础知识( 7- - - - - - 9]。MSC位于骨髓基质内和代表 ~ 0.0001%的骨髓有核细胞( 10, 11]。当从不同组织分离 12- - - - - - 15)和扩展体外,这些细胞可以分化成细胞类型的间叶细胞谱系,包括骨、软骨、肌肉、脂肪组织和骨髓基质( 10, 16, 17]。直到最近,MSC还没有被证明是真正的干细胞,也就是说,细胞之间的串行传输能力的动物能够重建一个完全功能的组织来源。然而,两组最近表明,体外扩大MSC能够这样的行为( 14, 18, 19]。体外扩大MSC被流式细胞术特征与各种标记。其中的一些,包括CD73 CD90、CD105 [ 10, 20., 21]表明(但不完全)MSC表型。另外,MSC不表达典型的造血的抗原CD45、CD34、CD14 [ 22]。

MSC是一个有吸引力的细胞治疗候选人由于其相对轻松的孤立使用标准与牛血清培养基( 30.]。小鼠系统污染造血的细胞不容易失去了使用标准的依从性协议 20.),但浓缩的鼠标MSC可以通过使用流式细胞仪基于本来就选择细胞⁺、CD45^{- - - - - -}( 31日]。缺乏明确的表型属性和隔离技术,尤其是对小鼠MSC可能很难比较不同实验室MSC来自。几个调查人员试图解决这个问题,利用促进了抗体等潜在的隔离MSC STRO-1马伯[ 32]。最近,Battula et al。 33)描述的单克隆抗体对MSC优越的选择性,包括单克隆抗体对人类间充质干细胞W8B2 antigen-1和CD56 (MSCA-1)。CFU-F化验表明,MSC可以丰富MSCA-1和CD56有能力分化为中胚层的血统。选择MSC使用神经生长因子受体(NGFR)抗体也可以使用 34- - - - - - 36]。NGFR也被描述在最早的BM组件发展中人类胎儿骨端骨基质( 37, 38)和一小部分细胞附着层的BM文化,从而表明NGFR抗体也可以染色原始MSC。然而,使用明确的表型在MSC研究MSC人口仍然是一个未满足的目标。

在实验室里,AMI的动物模型被广泛用于研究治疗方法旨在改善缺血性器官损伤的恢复。几个临床前研究和临床试验报道,MSC减弱不适应的左心室(LV)重构,并保存和/或促进恢复心肌梗死后泵的性能( 39- - - - - - 41]。支撑这些影响的机制已被归因于新创cardiomyogenesis,和/或neoangiogenesis [ 40]。但是越来越多的证据表明,MSC移植的治疗作用主要是由于间接刺激(通常称为旁分泌)neovascularisation和保护从ischemia-induced细胞凋亡 40, 41]。

心肌内的注入已经使用最广泛的传递路线将MSC移植到心肌梗塞( 42]。虽然这种技术保证本地化交付组织发炎,它限制临床适用性,因为它是侵入性的,并可能导致心律失常。系统性的MSC交付提供了微创和临床可接受的替代方案,并使用各种动物模型研究心肌梗死( 43- - - - - - 47]。这种送货路线的主要问题似乎失去了MSC在脉管系统,主要在肺和肝脏,通常只有一小部分注入MSC在缺血性心肌受损( 43, 46]。尽管如此,Nagaya et al。 44),表明,静脉注射(IV)注入MSC AMI后3小时导致减少梗塞大小和LV功能略有改善,但一个月后。24小时后,大约有3%的注射MSC被发现的道,主要是在心肌梗塞的边境地带。同样,江et al。 45]表明,系统性注入MSC AMI导致迁移到3小时后心肌发炎,和生产减少梗塞大小和LV功能的改善。这些结果证实了研究结果的Boomsma et al。 47)在小鼠模型的AMI交付MSC冠状动脉闭塞后1小时,和演示功能改进相对于vehicle-injected控制在14天。程等。 42]证明重要的细胞移植大鼠接受MSC注入AMI后24小时内,与道MSC效率翻倍,相对当CXCR4-overexpressing MSC。当他们没有发现影响梗塞大小,MSC被证明减弱dt -收缩功能。两项研究直接比较冠脉内和静脉路线MSC AMI后交货的 43, 49]。虽然发现的大多数细胞被困在肺不管送货路线,高数量的MSC peri-infarct区冠脉内注射后观察。无论是研究测量这个改善移植器官功能的影响。诱捕细胞在肺部可能是由于他们的尺寸相对较大的体外扩大MSC。然而,其他人已经表明,MSC能够有效的迁移到第四受伤后组织交付( 44, 50]。这表明MSC表达特定的受体或配体促进走私、粘附、浸润受伤的网站。

的白细胞的迁移到发炎组织可能是一个很好的范例比较从血液MSC移植到炎症组织。毛细血管内皮细胞(骨髓除外)不持续表达E - L -, P-selectins [ 48]。然而,在激活时,这些细胞粘附分子迅速在内皮表面,初始的白细胞滚动。趋化因子在炎症诱发公司白细胞粘附和chemoattraction,和趋化因子释放的类型可以确定子类型的白细胞迁移( 51, 52]。整合蛋白通常在低亲和力状态,但是可以切换到高亲和力状态趋化因子的作用[ 53]。公司粘附后跟血球渗出跨内皮细胞紧密连接和基底膜允许运动进入细胞外基质(ECM)的局部组织基质。这里细胞坚持ECM组件如透明质酸、层粘连蛋白、胶原蛋白、纤连蛋白通过整合蛋白,CD44和其他细胞粘附分子。通过ECM迁移是通过ECM-degrading酶如矩阵metalloproteases(基质金属蛋白酶),自由绑定趋化因子允许运动沿着趋化因子梯度局部组织内(图 1)。尽管这个过程可能代表一个范例MSC迁移,所有的分子介质和趋化信号引导MSC适当的微环境尚未完全识别( 29日]。

趋化因子组成一个家庭的小(8 - 14 kDa)高度基本相似的蛋白质三级结构,发挥重要作用在基底和炎症白细胞运动和贩卖 54- - - - - - 56]。除了对细胞运动的影响,某些趋化因子能够引起各种其他影响白细胞粘附反应,激活,脱粒,有丝分裂发生和细胞凋亡。此外,趋化因子有广泛的影响在许多不同的细胞在免疫系统之外,包括内皮细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞、神经元和上皮细胞( 57- - - - - - 59]。趋化因子诱导是一个重要的机械在炎症反应心肌损伤。在心肌梗塞,细胞坏死触发几个chemokine-inducing通路调节通过自由基生成,核因子- κ 激活,TNF - α 释放,补体激活( 60, 61年]。

使用AMI的动物模型的研究已经证明许多趋化因子上调梗塞的心脏和建议他们发挥作用在调节postinfarction炎症反应( 62年]。心肌缺血后发布的趋化因子包括CCL2 (MCP-1) CCL3 (MIP-1 α /),亚兰(MIP-1 β ),CXCL8(引发)CXCL10 (IP-10)和CXCL12 (SDF-1) [ 60]。趋化因子受体,包括趋化因子受体CXCR4,已知参与白细胞跨内皮迁移已报告在MSC被表达,然而,这个表达式(表似乎是变量 2)。这可能是由于监管通过掩饰从细胞表面趋化因子受体细胞质内和退化。它也可能是一个功能的体外高扩大细胞( 63年, 64年]。

刚分离MSC趋化因子受体CXCR4表达表面,这被认为是MSC迁移的重要性( 65年]。然而,一些已经表明,趋化因子受体CXCR4表达显著减少在体外扩张导致减少迁移的细胞对CXCL12 [ 65年, 66年]。而且它已经表明,趋化因子受体CXCR4表面受体表达出现在几乎没有人类体外培养的MSC,尽管细胞内可以检测到趋化因子受体CXCR4表达( 29日, 67年]。趋化因子受体CXCR4在MSC移植已经受到质疑的重要性( 68年]。知识产权的研究等。 68年)表明,msc不需要趋化因子受体CXCR4心肌移植和移植。应该注意的是,本研究利用直接心肌内的注入而不是静脉交货( 68年]。因此,它可能缺乏表面表达的趋化因子受体CXCR4 MSC对CXCL12迁移导致的低效率。这是进一步观察,执行支持的表面表达的趋化因子受体CXCR4导致增加MSC移植后功能恢复AMI ( 49, 69年, 70年]。施等。 65年]研究了诱导upregulation CXCR4 Flk1迁移⁺胎儿骨髓MSC来自人类。他们迅速表明,趋化因子受体CXCR4表达可以诱导细胞表面与因为flt - 3细胞因子刺激后,干细胞因子(SCF)、白介素6 (IL),肝细胞生长因子(HGF)和IL-3。CXCL12 Upregulation CXCR4增加体内迁移能力和自导辐照NOD / SCID小鼠的骨髓。最后,我们建议进一步“趋化因子受体CXCR4介导MSC的迁移是MSC结构上产生CXCL12(可能是反映了他们以前的骨髓基质的作用)。尽管假设内生CXCL12并不影响MSC移植( 71年),实际上它可能影响表面表达的趋化因子受体CXCR4和迁移。因此,至少在CXCL12-mediated迁移MSC,体外操纵MSC也许更适合治疗静脉注射和迁移的MSC是必需的。

细胞的分子机制迁移所需的血液中涉及到一个复杂的多步过程应对剪切力与transendothelial迁移。MSC可以表达多种粘附分子包括CD106 (VCAM-1) CD54 (ICAM-1) CD50 (ICAM-3),存在(ALCAM), CD44,整合蛋白包括 α 1, α 2, α 3, α 4, α 5, α v, β 1, β 3, β 4,其中许多被认为是参与迁移(表 1)[ 72年]。

Selectin受体所需初始轧制的毛细血管和由glyoproteins fucoslyated多糖侧链,例如,PSGL-1, CD34 ( 73年, 74年]。细胞不能坚持selectins没有coexpression生成所需的glycosyl-transferases sialyl Lewis-X (sL e X )酷睿2 O-glycans(综述[ 74年])。特别是fucosyl转移酶(砰的一声)7是必不可少的生成功能selectin受体作为其损失导致失活的P -和E-selectin受体( 75年]。有一些证据支持selectin-mediated粘附在MSC ( 76年),但其他人表明MSC不表达FUT-4或FUT-7不功能绑定到E -或P-selectin体外,表明不可能由MSC selectin绑定( 29日]。此外,人工酶添加sLex使用重组FUT6可以诱导MSC selectin绑定和增加归航的骨髓MSC ( 77年]。

公司附着力,遵循滚动毛细血管是通过整合实现的。然而,这可能是限制MSC(特别是BM-derived MSC),具有低水平的VLA-4 (CD49d)和小鼠MSC根本不表达VLA-4 [ 29日]。因此交互与VCAM-1内皮(允许公司附着力)似乎并不可能。因此,MSC公司的确切方式粘附内皮(因此移民从毛细血管)仍不清楚,但有可能是高表达CD44的MSC可以允许足够的附着力内皮( 78年]。Herrera et al。 79年]研究CD44和哈之间的相互作用如何影响外生MSC移植后肾脏急性肾功能衰竭。这些细胞被孤立的从野生型或CD44-null老鼠。数据显示,CD44的表达是重要的MSC移植到炎症组织。MSC, CD44被中和抗体也降低了产能达到受损的肾脏。此外,体外研究支持CD44在趋化作用的参与对纯化哈,CD44-null MSC和MSC转染表达CD44的有缺陷的变异不迁移。

基质金属蛋白酶的作用也被研究MSC迁移。当矩阵metalloproteinase-2 (MMP-2)被中和抗体,体外transendothelial迁移是受损 80年]。德贝克et al。 80年)还表明,阻止MMP-2抑制性抗体或核导致增加表达的组织抑制剂metalloproteinase-3 (TIMP-3)。有趣的是,MSC的迁徙能力在这两项研究强烈影响的文化融合,显著减少迁移发生的细胞培养在较高的浓度。MMP-2可以被激活的细胞表面膜式矩阵metalloproteinase-1 (MT1-MMP) [ 81年]。这激活已被证明是重要的人类通过基底膜MSC入侵,在MT1-MMP调节Wnt信号激活。Wnt信号调节其他基本干细胞特性,如肠上皮干细胞的自我更新( 82年)或造血干细胞( 83年]。

大量的研究一直致力于干细胞移植和移植的效果器。然而,相反则较少受到关注的信号转导途径诱发这些机制。尤其是分子信号级联管理MSC移植是主要的重要性,与Wnt信号通路与迁移和入侵 84年]。Wnt信号转导通路的激活Wnt3a-conditioned介质被证明刺激MSC增殖,同时保留pluriotency [ 85年]。Neth等人利用核敲下来的表达 β 连环蛋白、转录激活Wnt信号通路,导致下调Wnt目标基因的细胞周期蛋白D1和MT1-MMP。减少了MSC的增殖率和减少侵入性能力观察,表明Wnt信号参与MSC迁移。

一些生长因子(GFs)也被报道参与MSC迁移。一个这样的女朋友参与MSC和上皮细胞迁移是肝细胞生长因子(HGF) [ 86年]。研究已经证明,人类的msc表达HGF配体c-met起来从而可以迁移,以应对HGF [ 86年]。因此,控制激活Wnt信号或HGF配体可能增强MSC迁移和入侵时组织再生是必要的,但另一方面它可能影响特征干细胞自我更新等功能。

MSC的具体迁移到受损组织和嫁接仍然受到密切关注。迁移研究急性心肌梗塞的MSC网站突出了趋化因子的重要性,然而,具体机制仍知之甚少。实质性的挑战依然存在为了优化MSC移植和履行承诺作为一个容易静脉注射治疗在临床实践中。直到体内MSC表型对迁徙分子可以控制和/或标准化,不一致的结果将继续存在。基础研究仍然需要优化这些细胞分离技术,培养,和操纵体外改善他们的迁移,移植后生存和功能管理严重急性心肌梗死后患者。