肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是一種嚴重威脅人類健康的難治性疾病。其手術治療效果不佳。臨床多以藥物治療為主，達到緩解癥狀、改善生活質量、預防疾病進展的目的。近年來，干細胞的研究為肺動脈高壓的治療提供了新的方向。研究證實其治療效果可優于傳統方法。隨著研究的深入，干細胞治療正越來越受到大家的關注。本文就干細胞治療肺動脈高壓應用的進展進行綜述。
引用本文： 王朝輝, 安永. 干細胞治療肺動脈高壓的進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2016, 23(3): 294-298. doi: 10.7507/1007-4848.20160068 復制
肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是一種復雜的、漸進性的危重疾病，表現為肺動脈壓升高及肺血管阻力的增加。目前肺動脈高壓以血流動力學標準來定義，即靜息時平均肺動脈壓力（mPAP）>25 mm Hg，或活動時mPAP>35 mm Hg，且肺動脈楔壓≤15 mm Hg，有些定義中還要求肺血管阻力（PVR）≥2～3 Wood ?單位[1]。但肺動脈高壓病因復雜，病人臨床表現多樣。部分肺動脈高壓雖然可以通過手術達到緩解癥狀或治愈疾病的目的，但受各種因素限制，術后效果并不理想。目前該病以藥物治療為主導，藥物雖能緩解癥狀，但治療效果也是有限的。隨著干細胞研究的深入，干細胞治療肺動脈高壓的方法，越來越受到研究者們的重視。
1 肺動脈高壓的組織病理學及其病因分類
肺動脈高壓組織病理學基礎是肺血管壁結構的特異性改變，這些改變包括內皮細胞損傷所引起的血管收縮反應增強，肺動脈平滑肌增殖和遷移，外周小血管肌化，以及細胞外基質增多，至中晚期常出現末端小動脈栓塞、壞死，血管床的數量和面積銳減,肺循環阻力持續升高。按其血管重構的特點可總結為：①近端彈性動脈僵硬；②內膜及肌性血管中層增厚；③血管進行性閉塞；④原本正常的非肌性血管表達了平滑肌細胞特異性標志物[2]。
2008年在達納點舉辦的第4屆世界肺動脈高壓研討會上，通過的一項新的分類方法，將肺動脈高壓按病因分為五類：①特發性，遺傳性和藥物或毒物誘導的肺動脈高壓；②左心疾病引起的肺動脈高壓；③肺間質疾病（COPD）及低氧（高海拔）引起的肺動脈高壓；④慢性血栓栓塞引起的肺動脈高壓；⑤病因不明或多病因性肺動脈高壓[3]。
2 肺動脈高壓的治療現狀
目前臨床上治療的方向還是以藥物治療為主，其中以擴張血管藥物最為常見，包括：①鈣通道阻滯劑（長效硝苯地平及氨氯地平）：作為急性血管擴張試驗陽性PAH患者的一線用藥，但由于70%左右的PAH患者血管擴張試驗為陰性，故使用范圍有限。②前列環素類藥物（依洛前列素，貝前列環素等）：補充PAH患者體內前列腺素，其用藥劑量和方式的特殊要求及其不良反應限制了其臨床應用。③內皮受體拮抗劑（波生坦）：具有阻斷內皮素受體的作用，是一種治療PAH的新型藥物，單中心小樣本試驗提示能提高患者生存率，但缺少大樣本研究。④5型磷酸二酯酶（PDE5）抑制劑（西地那非）：抑制環磷鳥嘌呤核苷（cGMP）降解，提高cGMP水平，使血管平滑肌松弛，達到擴張肺血管的目的，隨機雙盲對照試驗提示其能改善PAH患者癥狀[4]。
除此之外，還有大量開發中的新型藥物，包括①血管舒張類藥物：法舒地爾、鳥苷酸環化酶的激活劑及血管活性腸肽。②抗炎類藥物：彈性蛋白酶抑制劑、B細胞拮抗劑、免疫抑制藥物、組蛋白去乙酰化酶抑制劑。③新陳代謝調節類藥物：亞硝酸鹽、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）拮抗劑、抗氧化劑、5-羥色胺受體拮抗劑、血清素傳遞子阻滯劑、他汀類藥物、Rho-kinase抑制劑。④誘導平滑肌細胞凋亡類藥物：酪氨酸激酶抑制劑、彈性蛋白酶抑制劑。⑤影響血管再生類藥物：內皮細胞的靶向治療、骨形成蛋白Ⅱ型受體（BMPR2）的替換治療等[5]。
手術治療也是肺動脈高壓的治療方法之一，多在藥物治療無效時考慮。目前，手術治療的應用有限，如房間隔切開術只能為難治性右心衰竭患者提供短時間緩解[6]，心肺移植雖然可以根治，但由于供體稀缺和免疫排斥反應，也難以成為臨床治療的常規方案。
3 干細胞治療
干細胞是一類具有自我更新，增殖能力及分化潛能的原始細胞群體。移植的干細胞整合到肺血管內皮層，通過定向分化，修復受損的肺血管內皮細胞，從而從根本上逆轉肺血管病變[7-9]。其具體的作用機制還在研究中，尚存在爭議。
3.1 胚胎干細胞
胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs）屬于全能干細胞，具有分化成內、中、外胚層所有細胞的能力。其具有全能分化特性，因此可通過移植ESCs細胞，并定向誘導來實現對于肺血管的修復和再生。已有實驗成功的在體外誘導ESCs分化為血管內皮細胞，這為治療PAH提供了條件。
ESCs不同于多能干細胞，其治療途徑分為兩類：其一為ESCs直接移植于肺部，依靠肺部自身特定環境的刺激，誘導其分化為內皮細胞或肺血管或其他肺組織。此種方法雖然簡單，但穩定性差，并不能確保ESCs細胞的定向分化，且由于ESCs的分化潛能強，有形成畸胎瘤的可能；其二為預先于體外誘導ESCs為內皮干細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）或其他分化細胞，然后再將分化細胞移植于肺部[10-11]，這種方法的難度在于體外的定向誘導。ESCs細胞治療方法雖然有極其誘人的前景，但其所涉及的倫理、法律和政治等社會問題，因此在臨床上真正的應用還有很長的路要走。
3.2 內皮干細胞
內皮細胞的正常與否與PAH的形成息息相關[12]。內皮細胞功能失常，將影響血管活性物質的水平，從而導致血管收縮。研究證明，肺動脈內皮細胞的損傷是引起繼發性肺血管閉塞性損傷的關鍵[13]。因此，內皮細胞的修復與再生，為PAH的治療指明了方向。在外周血中有一組含量很低的細胞，它能分化為內皮細胞，參與血管壁的構建[14-15]。這個過程被稱為血管的發生，這組血管內皮細胞生長因子受體（CD34/KDR-receptor）陽性的細胞即是內皮干細胞。內皮干細胞屬于多能干細胞，其分化潛能不及全能干細胞，但還是能分化出多種內皮細胞。研究發現循環中EPCs的濃度直接關系到外周和冠狀動脈的內皮功能[16]。EPCs可在內皮細胞功能失常或損傷時，通過增殖分化，參與血管的修復與再生，其被認為是維持血管穩態最重要的因素之一。Asahara的研究證實：受到刺激后，骨髓動員所產生的EPCs參與了血管的重建[17]。Yip描述了一組由野百合堿誘導的PAH大鼠模型，通過靜脈注射自體骨髓來源的EPCs的方式，來治療PAH的實驗。實驗結果表明EPCs能改善血流動力學，減輕心室重量，提高細胞縫隙鏈接蛋白43（connexin43）、內皮NO合成酶的表達及肺小泡、肺小動脈的數量[18]。Takahashi培養了一組由脫氧野百合堿誘導的PAH大狗模型，在大狗肺內注射其自身來源的EPCs，研究發現EPCs顯著改善了PAH大狗模型的平均肺動脈壓，心輸出量及肺血管阻力[19]。盡管EPCs能促進缺血組織血管再生，修復受損的內皮，但在低氧誘導的PAH模型中，骨髓來源的EPCs能力有限。其原因可能與低氧誘導的過程，損傷了自身的EPCs有關[20]。內皮損傷后釋放出的趨化信號，能誘導EPCs歸巢，在特定部位分化，從而修復受損血管。大量實驗證實EPCs移植可形成新生血管，甚至治療血管栓塞性疾病，且不論是血管來源還是骨髓來源的EPCs細胞同樣都可以用于PAH的治療，且都有良好的治療效果。EPCs可從自體的骨髓或外周血中獲得，避開了倫理及免疫排斥等問題，在臨床應用上較ESCs更有優勢。
3.3 間充質干細胞
間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）也屬于多能干細胞，其來源于中胚層間充質，系少量胚胎發育過程中原始間充質細胞遷移填充組織間隙時定居骨髓腔而來。其自我更新及分化潛能較ESCs弱，但較EPCs強，有向骨細胞、神經細胞、脂肪細胞、及心肌細胞分化的能力，能分化為血管內皮細胞及血管平滑肌細胞，故具有治療PAH的能力[21-23]。
Zhang等[24]的研究中，將成年斯普拉格-杜勒鼠分為PAH組、骨髓間充質干細胞（BMSCs）組及對照組，用野百合堿將PAH組和BMSCs組成功誘導出肺動脈高壓模型，是使其較對照組大鼠右室收縮壓（RVSP），右心室內壓（MRVP）、肺動脈平均壓（MPAP）明顯升高，且右心室肥大。進一步實驗結果顯示，當BMSCs組接受舌下靜脈注射BMSCs后肺動脈壓較PAH組明顯下降，但仍然高于對照組。研究者還發現注射BMSCs后，肺動靜脈壁面積提高較顯著，通過熒光染色發現，血管內皮生長因子（VEGF）及血管性假血友病因子（vWF）抗體在移植區顯著增加，這意味著BMSCs移植后能分化成血管內皮細胞。因此，移植的BMSCs定居在肺能轉換成血管內皮細胞可能會創建一個廣泛的側枝循環，增加肺血管床的面積，改善肺的血液供應，有效降低肺動脈高壓[25]。
有學者針對MSCs治療大鼠肺動脈高壓模型做了研究[26]，認為MSCs的歸巢與血流中的血小板有關，循環中的血小板促進了MSCs的歸巢。相關研究分析了靜息狀態和流動狀態下血小板和MSCs的相互作用。
除了血管內注射MSCs的治療方法外，Baber等[27]的研究嘗試通過氣管內注射的方法，實驗證明氣管內注射MSCs同樣能降低肺動脈高壓小鼠右心室的壓力。免疫組化結果顯示，半乳糖苷酶基因基因（lacZ）標記的MSCs廣泛分布在野百合堿（MCT）處理過的肺實質周圍的氣道和血管中；免疫熒光研究顯示，移植MSCs依舊表達血管性血友病因子和平滑肌肌動蛋白標記特定的血管內皮和平滑肌的表型，然而在肺的血管中并沒有發現免疫細胞。在治療MCT誘導的肺動脈高壓，MSCs能夠降低肺血管阻力和提高乙酰膽堿的反應，機制可能在于，MSCs細胞的旁分泌效應能改善血管內皮的作用[28]。
有研究者指出系統性的炎癥反應在肺動脈高壓的前期病理過程中起到重要作用[29]，尤其是活化的自然殺傷細胞和一些炎性因子。研究證明MSCs能夠降低因為自身免疫反應引起的損傷，主要包括能夠抑制一些免疫細胞：抑制T細胞增殖,抑制自然殺傷細胞功能，抑制樹突狀細胞分化[30]和一些免疫因子包括轉化生長因子-beta（TGF-beta）[31]、吲哚胺2，3-二加氧酶（indoleamine2,3-dioxygenase）[32]、白介素1受體拮抗劑（IL-1-receptor antagonist）[33]、腫瘤壞死因子α誘導蛋白-6（tumour necrosis factor-α-induced protein-6）、白介素-10（IL-10）及前列腺素E2（prostaglandin E2）[34]的生成。MSCs還可以通過分泌的抗菌肽和腫瘤壞死因子-6，來增強宿主免疫應答。
資料顯示[27]，在PAH的動物模型中，MSCs能改善右心室壓力，降低肺血管阻抗，并有形成新生血管網的能力。實驗證明其有改善PAH時肺血管重構、對抗內皮細胞炎性損傷和保持血管穩定性的作用。
關于不同細胞分化而來的MSCs對于PAH的治療效果，也有學者進行了研究。Zhang等[35]的研究比較了骨髓來源的間充質干細胞（BM-MSCs）和胚胎干細胞來源的間充質干細胞（hESC-MSCs）對于PAH小鼠模型的治療效果。結果示右心室收縮壓，右心室肥大程度及內側壁厚度BM-MSCs組要高于hESC-MSCs組，而肺毛細血管密度的比較hESC-MSCs組要比BM-MSCs組高得多。更為有趣的是實驗發現，注射干細胞1周后，hESC-MSCs組肺中MSCs細胞的濃度要遠高于BM-MSCs組；3周后發現hESC-MSCs組不僅能在BM-MSCs組探測不到MSCs的地方發現MSCs，表明hESC-MSCs組對于肺動脈修復的范圍，要比BM-MSCs組更大，更有證據表明其發生了內皮分化。蛋白質譜示，hESC-MSCs和BM-MSCs不同的旁分泌能力，hESC-MSCs能優先參與早期胚胎發育和組織分化,特別是血管形態發生。因此,該研究認為對于PAH的治療，hESC-MSCs優于BM-MSCs。MSCs取材方便，易于培養，是治療PAH理想的干細胞選擇。
4 干細胞聯合治療
對于PAH，多種治療方法的聯合，能相互彌補單獨治療方案的不足，常可以取得意想不到的結果。
4.1 干細胞聯合藥物治療
Yen等[36]對于治療PAH小鼠的研究中，采用了EPCs與西地那非聯合的治療方式，并將其分別與單獨治療方案組及對照組進行比較。研究發現，聯合治療組小鼠右心室及肺中所表達的凋亡和炎癥生物標志物，低于單獨方案治療組。關于肺纖維化生物標志物和連接蛋白43的表達，還有右心室壓力和重量也是如此。然而在聯合治療組小鼠中，抗纖維化生物標志物的表達、肺泡數量及肺小動脈的數量，卻比單獨方案治療組高。因此，該研究認為聯合治療明顯優于單獨方案治療。Sun等[37]的研究，內皮干細胞聯合西地那非、內皮干細胞聯合西洛他唑治療PAH小鼠模型的研究中，也取得了與Yen類似的結果。實驗證明EPCs聯合西地那非，對MCT誘導的肺動脈高壓的大鼠模型的治療效果，優于單用EPCs及單用西地那非的效果。在EPCs聯合曲羅尼爾的治療中，也得到了相同的結果[38]。
4.2 干細胞聯合基因治療
Sachiko等[39]的研究，從大鼠骨髓中分離出MSCs，然后通過腺病毒的環形DNA，構建攜帶內皮型一氧化碳合成酶（eNOS）的MSCs。在MCT誘導的大鼠PAH模型中，分別注射MSCs,MSCs/eNOS及生理鹽水。3周后研究發現，MSCs/eNOS組小鼠體內NOS水平遠遠高于MSCs組及對照組；評估右心室肥大程度及右心室收縮壓力時發現，MSCs/eNOS組最低；而生存時間的比較，MSCs/eNOS組生存時間最長。Sachiko等[39]還提出MSCs能對PAH的影響可能通過分化出內皮細胞修復血管床，從而減少血管阻塞，另外NO可能在肺動脈血管中的重建中起到重要的作用。除了構建攜帶eNOS的MSCs以外，Takemiya等[40]還將前列環素合酶（PSC）基因導入MSCs中。研究發現在PAH的大鼠模型中，PSC-MSCs組大鼠7周生存率為100%，而MSCs組7周生存率為44%，對照組為38%。PSC-MSCs有效減輕了PAH反應，改善了心血管的重構。有研究[18]將血管緊張素轉換酶抑制劑基因轉入人臍血來源的EPCs中，然后再將EPCs經外周靜脈移植給野百合堿所致的急性肺損傷的免疫缺陷大鼠模型，其效果也較單用EPCs治療方案更加有效。另有研究轉入了血管內皮細胞生長因子，也取得了類似的效果[41]。
以上研究均表明，通過基因改造的干細胞，對于肺動脈高壓的治療效果，遠高于單一的干細胞治療方案，聯合治療方案具有光明的發展前景。
5 干細胞移植的途徑
目前常用的干細胞移植途徑有三種：①靜脈注射:該方法簡單、方便，但干細胞回到肺循環的路徑長，使得干細胞依附于別的器官，而造成肺循環中濃度較低，而達不到預期的治療效果。②右心導管注射法：該方法實為外周靜脈注射的改進型，該操作較復雜，其優勢在于定位準確、路徑短、局部濃度較高。③氣管內注射法：肺為空腔器官，注射后大部分都存在于肺泡內，而肺血管多處于肺間質中，只能依靠肺泡的吸收進入肺循環，其效果不穩定。
6 展望
干細胞治療PAH，在近十幾年來發展迅速，不論是動物實驗還是臨床試驗都取得了喜人的結果，但其中也還存在許多問題，如干細胞治療PAH具體機制，目前尚未等到證實。臨床上患者肺動脈高壓的類型及形成原因千差萬別，并不是簡單的實驗室小鼠模型就能代表，干細胞治療的具體臨床效果仍待考證；干細胞治療可能牽涉倫理問題及治療用干細胞的來源問題仍有待克服。
肺動脈高壓（pulmonary arterial hypertension，PAH）是一種復雜的、漸進性的危重疾病，表現為肺動脈壓升高及肺血管阻力的增加。目前肺動脈高壓以血流動力學標準來定義，即靜息時平均肺動脈壓力（mPAP）>25 mm Hg，或活動時mPAP>35 mm Hg，且肺動脈楔壓≤15 mm Hg，有些定義中還要求肺血管阻力（PVR）≥2～3 Wood ?單位[1]。但肺動脈高壓病因復雜，病人臨床表現多樣。部分肺動脈高壓雖然可以通過手術達到緩解癥狀或治愈疾病的目的，但受各種因素限制，術后效果并不理想。目前該病以藥物治療為主導，藥物雖能緩解癥狀，但治療效果也是有限的。隨著干細胞研究的深入，干細胞治療肺動脈高壓的方法，越來越受到研究者們的重視。
1 肺動脈高壓的組織病理學及其病因分類
肺動脈高壓組織病理學基礎是肺血管壁結構的特異性改變，這些改變包括內皮細胞損傷所引起的血管收縮反應增強，肺動脈平滑肌增殖和遷移，外周小血管肌化，以及細胞外基質增多，至中晚期常出現末端小動脈栓塞、壞死，血管床的數量和面積銳減,肺循環阻力持續升高。按其血管重構的特點可總結為：①近端彈性動脈僵硬；②內膜及肌性血管中層增厚；③血管進行性閉塞；④原本正常的非肌性血管表達了平滑肌細胞特異性標志物[2]。
2008年在達納點舉辦的第4屆世界肺動脈高壓研討會上，通過的一項新的分類方法，將肺動脈高壓按病因分為五類：①特發性，遺傳性和藥物或毒物誘導的肺動脈高壓；②左心疾病引起的肺動脈高壓；③肺間質疾病（COPD）及低氧（高海拔）引起的肺動脈高壓；④慢性血栓栓塞引起的肺動脈高壓；⑤病因不明或多病因性肺動脈高壓[3]。
2 肺動脈高壓的治療現狀
目前臨床上治療的方向還是以藥物治療為主，其中以擴張血管藥物最為常見，包括：①鈣通道阻滯劑（長效硝苯地平及氨氯地平）：作為急性血管擴張試驗陽性PAH患者的一線用藥，但由于70%左右的PAH患者血管擴張試驗為陰性，故使用范圍有限。②前列環素類藥物（依洛前列素，貝前列環素等）：補充PAH患者體內前列腺素，其用藥劑量和方式的特殊要求及其不良反應限制了其臨床應用。③內皮受體拮抗劑（波生坦）：具有阻斷內皮素受體的作用，是一種治療PAH的新型藥物，單中心小樣本試驗提示能提高患者生存率，但缺少大樣本研究。④5型磷酸二酯酶（PDE5）抑制劑（西地那非）：抑制環磷鳥嘌呤核苷（cGMP）降解，提高cGMP水平，使血管平滑肌松弛，達到擴張肺血管的目的，隨機雙盲對照試驗提示其能改善PAH患者癥狀[4]。
除此之外，還有大量開發中的新型藥物，包括①血管舒張類藥物：法舒地爾、鳥苷酸環化酶的激活劑及血管活性腸肽。②抗炎類藥物：彈性蛋白酶抑制劑、B細胞拮抗劑、免疫抑制藥物、組蛋白去乙酰化酶抑制劑。③新陳代謝調節類藥物：亞硝酸鹽、過氧化物酶體增殖物激活受體（PPAR）拮抗劑、抗氧化劑、5-羥色胺受體拮抗劑、血清素傳遞子阻滯劑、他汀類藥物、Rho-kinase抑制劑。④誘導平滑肌細胞凋亡類藥物：酪氨酸激酶抑制劑、彈性蛋白酶抑制劑。⑤影響血管再生類藥物：內皮細胞的靶向治療、骨形成蛋白Ⅱ型受體（BMPR2）的替換治療等[5]。
手術治療也是肺動脈高壓的治療方法之一，多在藥物治療無效時考慮。目前，手術治療的應用有限，如房間隔切開術只能為難治性右心衰竭患者提供短時間緩解[6]，心肺移植雖然可以根治，但由于供體稀缺和免疫排斥反應，也難以成為臨床治療的常規方案。
3 干細胞治療
干細胞是一類具有自我更新，增殖能力及分化潛能的原始細胞群體。移植的干細胞整合到肺血管內皮層，通過定向分化，修復受損的肺血管內皮細胞，從而從根本上逆轉肺血管病變[7-9]。其具體的作用機制還在研究中，尚存在爭議。
3.1 胚胎干細胞
胚胎干細胞（embryonic stem cells，ESCs）屬于全能干細胞，具有分化成內、中、外胚層所有細胞的能力。其具有全能分化特性，因此可通過移植ESCs細胞，并定向誘導來實現對于肺血管的修復和再生。已有實驗成功的在體外誘導ESCs分化為血管內皮細胞，這為治療PAH提供了條件。
ESCs不同于多能干細胞，其治療途徑分為兩類：其一為ESCs直接移植于肺部，依靠肺部自身特定環境的刺激，誘導其分化為內皮細胞或肺血管或其他肺組織。此種方法雖然簡單，但穩定性差，并不能確保ESCs細胞的定向分化，且由于ESCs的分化潛能強，有形成畸胎瘤的可能；其二為預先于體外誘導ESCs為內皮干細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）或其他分化細胞，然后再將分化細胞移植于肺部[10-11]，這種方法的難度在于體外的定向誘導。ESCs細胞治療方法雖然有極其誘人的前景，但其所涉及的倫理、法律和政治等社會問題，因此在臨床上真正的應用還有很長的路要走。
3.2 內皮干細胞
內皮細胞的正常與否與PAH的形成息息相關[12]。內皮細胞功能失常，將影響血管活性物質的水平，從而導致血管收縮。研究證明，肺動脈內皮細胞的損傷是引起繼發性肺血管閉塞性損傷的關鍵[13]。因此，內皮細胞的修復與再生，為PAH的治療指明了方向。在外周血中有一組含量很低的細胞，它能分化為內皮細胞，參與血管壁的構建[14-15]。這個過程被稱為血管的發生，這組血管內皮細胞生長因子受體（CD34/KDR-receptor）陽性的細胞即是內皮干細胞。內皮干細胞屬于多能干細胞，其分化潛能不及全能干細胞，但還是能分化出多種內皮細胞。研究發現循環中EPCs的濃度直接關系到外周和冠狀動脈的內皮功能[16]。EPCs可在內皮細胞功能失常或損傷時，通過增殖分化，參與血管的修復與再生，其被認為是維持血管穩態最重要的因素之一。Asahara的研究證實：受到刺激后，骨髓動員所產生的EPCs參與了血管的重建[17]。Yip描述了一組由野百合堿誘導的PAH大鼠模型，通過靜脈注射自體骨髓來源的EPCs的方式，來治療PAH的實驗。實驗結果表明EPCs能改善血流動力學，減輕心室重量，提高細胞縫隙鏈接蛋白43（connexin43）、內皮NO合成酶的表達及肺小泡、肺小動脈的數量[18]。Takahashi培養了一組由脫氧野百合堿誘導的PAH大狗模型，在大狗肺內注射其自身來源的EPCs，研究發現EPCs顯著改善了PAH大狗模型的平均肺動脈壓，心輸出量及肺血管阻力[19]。盡管EPCs能促進缺血組織血管再生，修復受損的內皮，但在低氧誘導的PAH模型中，骨髓來源的EPCs能力有限。其原因可能與低氧誘導的過程，損傷了自身的EPCs有關[20]。內皮損傷后釋放出的趨化信號，能誘導EPCs歸巢，在特定部位分化，從而修復受損血管。大量實驗證實EPCs移植可形成新生血管，甚至治療血管栓塞性疾病，且不論是血管來源還是骨髓來源的EPCs細胞同樣都可以用于PAH的治療，且都有良好的治療效果。EPCs可從自體的骨髓或外周血中獲得，避開了倫理及免疫排斥等問題，在臨床應用上較ESCs更有優勢。
3.3 間充質干細胞
間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）也屬于多能干細胞，其來源于中胚層間充質，系少量胚胎發育過程中原始間充質細胞遷移填充組織間隙時定居骨髓腔而來。其自我更新及分化潛能較ESCs弱，但較EPCs強，有向骨細胞、神經細胞、脂肪細胞、及心肌細胞分化的能力，能分化為血管內皮細胞及血管平滑肌細胞，故具有治療PAH的能力[21-23]。
Zhang等[24]的研究中，將成年斯普拉格-杜勒鼠分為PAH組、骨髓間充質干細胞（BMSCs）組及對照組，用野百合堿將PAH組和BMSCs組成功誘導出肺動脈高壓模型，是使其較對照組大鼠右室收縮壓（RVSP），右心室內壓（MRVP）、肺動脈平均壓（MPAP）明顯升高，且右心室肥大。進一步實驗結果顯示，當BMSCs組接受舌下靜脈注射BMSCs后肺動脈壓較PAH組明顯下降，但仍然高于對照組。研究者還發現注射BMSCs后，肺動靜脈壁面積提高較顯著，通過熒光染色發現，血管內皮生長因子（VEGF）及血管性假血友病因子（vWF）抗體在移植區顯著增加，這意味著BMSCs移植后能分化成血管內皮細胞。因此，移植的BMSCs定居在肺能轉換成血管內皮細胞可能會創建一個廣泛的側枝循環，增加肺血管床的面積，改善肺的血液供應，有效降低肺動脈高壓[25]。
有學者針對MSCs治療大鼠肺動脈高壓模型做了研究[26]，認為MSCs的歸巢與血流中的血小板有關，循環中的血小板促進了MSCs的歸巢。相關研究分析了靜息狀態和流動狀態下血小板和MSCs的相互作用。
除了血管內注射MSCs的治療方法外，Baber等[27]的研究嘗試通過氣管內注射的方法，實驗證明氣管內注射MSCs同樣能降低肺動脈高壓小鼠右心室的壓力。免疫組化結果顯示，半乳糖苷酶基因基因（lacZ）標記的MSCs廣泛分布在野百合堿（MCT）處理過的肺實質周圍的氣道和血管中；免疫熒光研究顯示，移植MSCs依舊表達血管性血友病因子和平滑肌肌動蛋白標記特定的血管內皮和平滑肌的表型，然而在肺的血管中并沒有發現免疫細胞。在治療MCT誘導的肺動脈高壓，MSCs能夠降低肺血管阻力和提高乙酰膽堿的反應，機制可能在于，MSCs細胞的旁分泌效應能改善血管內皮的作用[28]。
有研究者指出系統性的炎癥反應在肺動脈高壓的前期病理過程中起到重要作用[29]，尤其是活化的自然殺傷細胞和一些炎性因子。研究證明MSCs能夠降低因為自身免疫反應引起的損傷，主要包括能夠抑制一些免疫細胞：抑制T細胞增殖,抑制自然殺傷細胞功能，抑制樹突狀細胞分化[30]和一些免疫因子包括轉化生長因子-beta（TGF-beta）[31]、吲哚胺2，3-二加氧酶（indoleamine2,3-dioxygenase）[32]、白介素1受體拮抗劑（IL-1-receptor antagonist）[33]、腫瘤壞死因子α誘導蛋白-6（tumour necrosis factor-α-induced protein-6）、白介素-10（IL-10）及前列腺素E2（prostaglandin E2）[34]的生成。MSCs還可以通過分泌的抗菌肽和腫瘤壞死因子-6，來增強宿主免疫應答。
資料顯示[27]，在PAH的動物模型中，MSCs能改善右心室壓力，降低肺血管阻抗，并有形成新生血管網的能力。實驗證明其有改善PAH時肺血管重構、對抗內皮細胞炎性損傷和保持血管穩定性的作用。
關于不同細胞分化而來的MSCs對于PAH的治療效果，也有學者進行了研究。Zhang等[35]的研究比較了骨髓來源的間充質干細胞（BM-MSCs）和胚胎干細胞來源的間充質干細胞（hESC-MSCs）對于PAH小鼠模型的治療效果。結果示右心室收縮壓，右心室肥大程度及內側壁厚度BM-MSCs組要高于hESC-MSCs組，而肺毛細血管密度的比較hESC-MSCs組要比BM-MSCs組高得多。更為有趣的是實驗發現，注射干細胞1周后，hESC-MSCs組肺中MSCs細胞的濃度要遠高于BM-MSCs組；3周后發現hESC-MSCs組不僅能在BM-MSCs組探測不到MSCs的地方發現MSCs，表明hESC-MSCs組對于肺動脈修復的范圍，要比BM-MSCs組更大，更有證據表明其發生了內皮分化。蛋白質譜示，hESC-MSCs和BM-MSCs不同的旁分泌能力，hESC-MSCs能優先參與早期胚胎發育和組織分化,特別是血管形態發生。因此,該研究認為對于PAH的治療，hESC-MSCs優于BM-MSCs。MSCs取材方便，易于培養，是治療PAH理想的干細胞選擇。
4 干細胞聯合治療
對于PAH，多種治療方法的聯合，能相互彌補單獨治療方案的不足，常可以取得意想不到的結果。
4.1 干細胞聯合藥物治療
Yen等[36]對于治療PAH小鼠的研究中，采用了EPCs與西地那非聯合的治療方式，并將其分別與單獨治療方案組及對照組進行比較。研究發現，聯合治療組小鼠右心室及肺中所表達的凋亡和炎癥生物標志物，低于單獨方案治療組。關于肺纖維化生物標志物和連接蛋白43的表達，還有右心室壓力和重量也是如此。然而在聯合治療組小鼠中，抗纖維化生物標志物的表達、肺泡數量及肺小動脈的數量，卻比單獨方案治療組高。因此，該研究認為聯合治療明顯優于單獨方案治療。Sun等[37]的研究，內皮干細胞聯合西地那非、內皮干細胞聯合西洛他唑治療PAH小鼠模型的研究中，也取得了與Yen類似的結果。實驗證明EPCs聯合西地那非，對MCT誘導的肺動脈高壓的大鼠模型的治療效果，優于單用EPCs及單用西地那非的效果。在EPCs聯合曲羅尼爾的治療中，也得到了相同的結果[38]。
4.2 干細胞聯合基因治療
Sachiko等[39]的研究，從大鼠骨髓中分離出MSCs，然后通過腺病毒的環形DNA，構建攜帶內皮型一氧化碳合成酶（eNOS）的MSCs。在MCT誘導的大鼠PAH模型中，分別注射MSCs,MSCs/eNOS及生理鹽水。3周后研究發現，MSCs/eNOS組小鼠體內NOS水平遠遠高于MSCs組及對照組；評估右心室肥大程度及右心室收縮壓力時發現，MSCs/eNOS組最低；而生存時間的比較，MSCs/eNOS組生存時間最長。Sachiko等[39]還提出MSCs能對PAH的影響可能通過分化出內皮細胞修復血管床，從而減少血管阻塞，另外NO可能在肺動脈血管中的重建中起到重要的作用。除了構建攜帶eNOS的MSCs以外，Takemiya等[40]還將前列環素合酶（PSC）基因導入MSCs中。研究發現在PAH的大鼠模型中，PSC-MSCs組大鼠7周生存率為100%，而MSCs組7周生存率為44%，對照組為38%。PSC-MSCs有效減輕了PAH反應，改善了心血管的重構。有研究[18]將血管緊張素轉換酶抑制劑基因轉入人臍血來源的EPCs中，然后再將EPCs經外周靜脈移植給野百合堿所致的急性肺損傷的免疫缺陷大鼠模型，其效果也較單用EPCs治療方案更加有效。另有研究轉入了血管內皮細胞生長因子，也取得了類似的效果[41]。
以上研究均表明，通過基因改造的干細胞，對于肺動脈高壓的治療效果，遠高于單一的干細胞治療方案，聯合治療方案具有光明的發展前景。
5 干細胞移植的途徑
目前常用的干細胞移植途徑有三種：①靜脈注射:該方法簡單、方便，但干細胞回到肺循環的路徑長，使得干細胞依附于別的器官，而造成肺循環中濃度較低，而達不到預期的治療效果。②右心導管注射法：該方法實為外周靜脈注射的改進型，該操作較復雜，其優勢在于定位準確、路徑短、局部濃度較高。③氣管內注射法：肺為空腔器官，注射后大部分都存在于肺泡內，而肺血管多處于肺間質中，只能依靠肺泡的吸收進入肺循環，其效果不穩定。
6 展望
干細胞治療PAH，在近十幾年來發展迅速，不論是動物實驗還是臨床試驗都取得了喜人的結果，但其中也還存在許多問題，如干細胞治療PAH具體機制，目前尚未等到證實。臨床上患者肺動脈高壓的類型及形成原因千差萬別，并不是簡單的實驗室小鼠模型就能代表，干細胞治療的具體臨床效果仍待考證；干細胞治療可能牽涉倫理問題及治療用干細胞的來源問題仍有待克服。