体外中药干预骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的研究进展

[摘要] 骨髓间充质干细胞具有自我更新、增殖和多向分化的潜能，骨髓间充质干细胞在体外可通过化学药物及中药干预诱导分化为心肌细胞，将其应用于治疗缺血性心脏病，可减少梗死面积，改善心功能，为心脏病的治疗开辟了新途径。大量研究表明，中药在骨髓间充质干细胞增殖和定向分化过程中具有促进作用，不仅可在体内作用于骨髓间充质干细胞促进其增殖、分化，还可通过影响体外微环境促进其功能的建立与存活。

[关键词] 中药；骨髓间充质干细胞；心肌细胞；干预；分化

[中图分类号] R259 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616（2014）04-39-04

Research progress of the intervention of traditional Chinese medicine in vitro on the differentiation of mesenchymal stem cells to myocardial cells

LU Juan HU Jihong

School of Publish Health， Gansu College of Traditional Chinese Medicine， Lanzhou 730000， China

[Abstract] Mesenchymal stem cells have the potentials of self-renewal， proliferation and multi-directional differentiation， and they can be induced to differentiate into myocardial cells in vitro by interventions of chemical drugs and traditional Chinese medicine. The differentiation can be applied in the treatment of ischemic heart disease， which helps reduce infarct area， improve heart functions and thus open up a new treatment method for heart diseases. Plenty of studies reveal that traditional Chinese medicine functions as promoters in the process of proliferation and committed differentiation of mesenchymal stem cells， which not only promotes the proliferation and differentiation of mesenchymal stem cells in vitro， but also facilitates the establishment and survival of cell functions by affecting external micro-environment.

[Key words] Traditional Chinese medicine； Mesenchymal stem cells； Myocardial cells； Intervention； Differentiation

心血管疾病是现代社会危害人类健康的主要疾患，急性心肌梗死是心血管疾病中最常见和多发的疾病之一，主要造成心肌细胞数量减少，瘢痕组织的形成，进而导致心功能下降，甚至心力衰竭、心源性休克而危及生命[1]。目前，对于心血管疾病的治疗主要采用药物及心血管介入治疗，虽可有效改善心血管功能，但不能解决心肌细胞减少这一根本问题，理想的疗法应是使心肌细胞再生以改善和重塑心脏的功能方便着手。骨髓间充质干细胞（bone marrow stem cells，BMSCs）是存在于骨髓中的间充质细胞，具自我更新、增殖的和多向分化的潜能，且在体外或体内均可诱导分化为心肌细胞。将BMSCS来源心肌细胞应用于缺血性心脏病的治疗，可减少梗死面积，改善心肌功能，为心脏病的治疗提

供了新途径。5-氮胞苷（5-Azacytidine，5-Aza）是目前骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化的最常用诱导剂。作为一种抗肿瘤药物，长期使用5-Aza的副作用大，细胞毒性强，且浓度过高会造成细胞大量死亡[2]。相比较而言，中药作用温和，安全性高[3]，且大量研究表明中药能有效地促进BMSCs 增殖与定向分化，现将中药在此方面的作用作一综述。

1 黄芪

黄芪注射液是临床用于治疗心血管疾病的常用药物，其主要药理作用包括：良好的清除氧自由基和抗脂质过氧化作用；减轻钙超载；减轻白细胞聚集；维持内皮细胞自稳态等[4]。孙黎等[5]发现伴随黄芪注射液浓度升高和作用时间延长，骨髓间充质干细胞活性逐渐升高并出现类似神经细胞形状改变，提示黄芪不仅对细胞具有营养作用，且可以诱导骨髓间充质干细胞分化。杨庆友等[6]利用黄芪含药血清和5-Aza诱导大鼠BMSCs分化，发现诱导后细胞表达阳性的心肌肌钙蛋白和结蛋白，并可表达心肌特异性肌球蛋白。唐新征等[7]发现用黄芪注射液和5-Aza在体外均能诱导BMSCs分化为心肌细胞，且经黄芪注射液预处理的5-Aza诱导分化后的分化率明显高于单纯应用黄芪或5-Aza的诱导。

黄芪甲苷为中药黄芪的提取物，是黄芪的主要活性成分。孙敬和等[8]研究发现，在体外利用5-Aza诱导BMSCs 分化为心肌样细胞的过程中，黄芪甲苷的联合应用可使5-Aza的最佳诱导浓度从10μmol/L 降至5μmol/L，而诱导效果不变。冼绍祥等[9]用黄芪甲苷联合5-Aza诱导BMSCs后细胞呈梭形，有肌管出现，BMSCs 表面抗原CD44 表达阳性；免疫细胞化学和RT-PCR 结果显示诱导后的BMSCs 可表达心肌特异性蛋白 Desmin 和cTnI及成熟心肌特异性蛋白α2MHC和β2MHC。

2 丹参

丹参具有活血调经，祛瘀止痛，凉血消痈，清心除烦，养血安神等作用。隋吉峰等[10]研究表明利用大耳白兔开胸结扎的方法建立心梗模型，造模后立即静脉注射丹参和BMSCs，结果显示干预4周后，丹参组、BMSCs组和丹参联合BMSCs组心功能均有明显改善，且丹参联合BMSCs组效果明显优于其他两组，提示丹参可促进BMSCs移植治疗心肌梗死的作用，从而有效的改善心肌梗死兔的心功能。武重阳等[11] 采用复方丹参滴丸的含药血清的第四代BMSCs在体外定向诱导，免疫细胞化学和原位杂交组织化学结果显示诱导获得的心肌样细胞α辅肌动蛋白（α-Actinin）、Desmin及肌球蛋白重链（MHC）均表达强阳性。

3 人参

人参总皂贰是中药人参的提取物，含有30 余种单体，既往的药理研究证明人参总皂贰具有清除氧自由基，拮抗钙离子通道，调整前列环素/血栓素A2（PGI2/TXA2）比值，抗心、脑缺血再灌注损伤等作用[12]。汪朝晖等[13]实验表明BMSCs经人参总皂苷联合5-Aza诱导后可分化成类心肌细胞，免疫细胞化学和RT-PCR 检侧结果显示其Desmin、cTnI和MHC均表达阳性，且阳性细胞呈梭形和成纤维细胞样形态。

4 三七

三七皂苷为中药三七的活性成分，三七皂苷除具有降血压、扩张血管、抗心律失常等生理活性外，还具有抑制心肌缺血-再灌注损伤、钙拮抗、减轻心肌损伤、对抗心肌肥大和心室重构作用，以及抑制血管平滑肌细胞的增殖、血栓形成和动脉粥样硬化及保护血管内皮细胞等的药理作用[14]。宋清等[15]试验证实，三七皂苷Rg1预适应对5-Aza诱导的大鼠骨髓基质细胞具有刺激细胞内钙离子增加的作用，从而介导促增殖作用和心肌细胞电活动的产生。李志泉等[16] 采用三七总皂苷对第8代BMSCs进行体外心肌细胞诱导分化，结果显示Desmin 、cTnI阳性，提示三七总皂苷能促进大鼠BMSCs体外增殖并可诱导BMSCs分化为心肌样细胞。杨忠奇等[17]实验结果与李志泉等结果类似，也证明用三七对第8代BMSCs进行体外心肌细胞诱导分化，RT-PCR显示诱导后细胞转录肌球蛋白重链mRNA水平增加。

5 地黄低聚糖

地黄为玄参科地黄属植物地黄的新鲜或干燥块根，具有补肾滋阴养血功效。主要含环丙醚菇昔类、低聚糖等。地黄低聚糖（Rehmannia glutinosa oligsaccharides，RGOs）系从地黄中提取的低分子量多糖成分，由60%的四糖和20%的三糖为主要成分构成。地黄低聚糖可以通过清除氧自由基明显改善缺血心肌的功能，对实验性心肌缺血和心肌梗死具有明显的直接保护效应[18]。王新华等[19]取大鼠的第8代BMSCs分组（RGOs组、5-Aza组、RGOs联合5-Aza组、空白组）诱导4周，免疫荧光结果显示 RGOs联合 5-Aza 组cTnI 、间隙连接蛋白Cx 43 荧光强度较RGOs 组和5-Aza 组增高。Western blotting结果显示除空白组外，其余各组均出现cTnI和Cx43阳性条带，且RGOs联合 5-Aza 组cTnI 和缝隙连接蛋白43（Cx43） 表达高于单纯RGOs 组或5-Aza 组。说明地黄低聚糖对BMSCs向心肌细胞诱导分化具有促进作用。

6 淫羊藿苷

淫羊藿苷（ICA）是淫羊藿主要活性成分，ICA药理活性主要表现在增强机体免疫力、改善心血管系统功能，减轻心脏负荷，使左心室心排血量增加，增加外周器官灌注[20]。谢玲玲[21]通过检测经ICA诱导后BMSCs α-MHC、β-MHC等基因和Desmin、cTnT、血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子的表达，发现ICA能促进BMSCs的增殖和心肌细胞样诱导分化。刘韶英[22]用MTT法检测不同浓度ICA和5-Aza对BMSCs增殖的影响，结果显示单独使用淫羊藿苷能促进BMSCs增殖且以80μg/L为最佳浓度，羊藿苷能协同5-Aza诱导BMSCs向心肌细胞分化，为促进BMSCs向心肌细胞分化提供更好的条件。

综上所述，中药在BMSCs的增殖、定向分化方面具有促进作用，不仅可直接作用于体内的BMSCs，促进其增殖、分化，还可影响其微环境，促进其功能的建立与存活 [23]。充分说明中药干预诱导BMSCs分化为心肌细胞的作用机制，为中医药治疗心肌梗死提供新的理论依据。

7 存在的问题及展望

近年来虽然在BMSCs的分化研究中取得了一定的进展。但是仍受许多因素的影响，比如：如何提高诱导分化率、获得高浓度的BMSCs、提高分化后心肌细胞的存活率、在体内如何靶向移植等仍需进一步的研究。中药具有临床应用安全性和长期有效性的特点[24]，是很好的潜在诱导药物资源，其干预BMSCs向心肌细胞诱导分化的研究虽然还不够完善，但已显示出一定的效果。因此，进一步探索中医药对BMSCs的增殖、定向分化在细胞分子水平调控方面的作用机制，筛选出有效的中药诱导分化剂，都有可能为中药治疗心血管疾病开辟新途径，具有重要的现实意义。

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（收稿日期：2013-11-08）