先天性心脏病(CHD)是新生儿最常见的先天畸形之一,其病理机制涉及心脏发育过程中祖细胞的异常。心脏祖细胞(CPCs)是一类具有自我更新和多向分化潜能的干细胞,在心脏发育和损伤修复中发挥关键作用。然而,CHD患者心脏祖细胞的特性及其功能尚不完全清楚。近期一项发表于《Circulation》的研究系统评估了不同年龄段CHD患者右心房中心脏祖细胞的分布、增殖和分化能力,并探讨了其用于心脏修复的潜力。
研究背景:人类心脏祖细胞(hCPCs)已被证实可促进成体缺血心肌的再生,但其在非缺血性先天性心脏病患儿中的再生能力尚待探索。本研究旨在评估不同年龄CHD患者(新生儿、婴儿和儿童)右心房组织中hCPCs的丰度、增殖和分化能力,并尝试通过心球体方法分离和扩增这些细胞。
方法与结果:研究纳入103例CHD患者,分为三组:新生儿(<30天)、婴儿(1个月至2岁)和儿童(>2至13岁)。在常规先天性心脏手术中获取右心房标本。结果显示,新生儿组c-kit+ hCPCs的数量是儿童组(>2岁)的3倍以上。hCPCs的增殖能力在新生儿期最高,表现为c-kit+ Ki67+ 共表达阳性率最高,并随年龄增长而下降。分化能力方面,新生儿右心房中c-kit+、NKX2-5+、NOTCH1+和NUMB+ 的表达水平最高,提示其分化潜能最强。尽管hCPCs随年龄减少,但通过心球体方法,所有患者(n=103)均成功分离并扩增了右心房来源的心脏祖细胞。完整的心球体包含多种心脏来源的细胞亚群,包括表达c-kit+、Islet-1的心脏祖细胞和支持细胞。其中,新生儿和婴儿右心房来源的心球体衍生细胞(hCDCs)中c-kit+ 细胞比例最高。体外分化实验证实,hCDCs可分化为多种心血管细胞谱系。将hCDCs移植到梗死心肌中,与心脏成纤维细胞相比,能显著促进心肌再生和功能改善。
结论:内源性hCPCs在新生儿期最为丰富,随后迅速减少。无论年龄或诊断如何,均可从年轻患者心肌样本中可重复地分离和扩增hCDCs。hCPCs具有功能活性,并有望用于先天性心脏修复。