再生医学包括干细胞的使用及基因替代疗法，单用或联合使用以调整机体的修复能力。干细胞为未分化、可再生细胞，有多向分化的潜能，具有再生、修复或者替代损伤组织的能力，可以此重建损伤组织的功能。
干细胞的工作机制包括多条通路，并且非常依赖细胞的类型。（例如，骨成肌细胞、骨髓来源细胞、胚胎干细胞、内源心脏干细胞及诱导多能干细胞）（图1）
用于心脏再生疗法恢复心脏功能的干细胞源于骨成肌细胞的多能干细胞和单能干细胞（A），骨髓及血管内皮祖细胞（B），脂肪来源细胞（C），心脏自身干细胞（D）以及骨髓（E）。
例如，亚全能干细胞有分化为包括心肌细胞在内的所有细胞类型的能力，但是多能和单能干细胞只能分化为有限数量的细胞类型。心脏干细胞能分化为肌细胞、内皮细胞及平滑肌细胞。
基因替代疗法有可能成为已经明确突变基因的遗传性疾病的理想疗法。其传统的治疗方法是利用病毒载体（例如腺相关病毒AAV）携带能编码功能蛋白的基因，将其植入病人体内，使其能持久表达缺陷蛋白；该方法还能使损失的组织再生。（下页，图2）
将病毒中的致病基因用有利的基因（如治疗性基因）取代，以此利用病毒载体转移治疗基因。如简化图示：AAV病毒（A）中的致病基因被移除(B)，加入了有利的治疗性基因(C)。载有治疗基因的病毒载体被注射进患者体内（D）。病毒载体结合宿主细胞导入治疗基因。
适应症及优势
心血管医学中，大量心脏干细胞疗法被用于治疗人急性心肌梗死后的心肌修复。研究证明心脏干细胞疗法移植间叶干细胞可提高鼠、兔及人类扩张型心肌病的心功能。
扩张型心肌病（DCM）是最常见的成年犬获得性心肌病，多见于大型、巨型犬。兽医学中多伯曼短毛猎犬最常发病且病情较重。这种疾病可导致难治性充血性心力衰竭或者猝死。
常规姑息疗法利用利尿剂、血管紧张素受体抑制剂、血管扩张剂、抗心律失常药物对疾病症状进行治疗，但不能根本上解决心肌细胞功能损伤的问题。目前用于人类的最先进的治疗方法，如心脏移植、植入心脏辅助设备及心脏再同步化治疗，这些都是有创的，并且对于兽医行业成本太高。
一个特定的突变基因（丙酮酸脱氢酶激酶基因PDK4）已经被发现与多伯曼短毛猎犬的扩张型心肌病有关。这个发现为更好的治疗本病提供了极有研究前景的新方向。
单纯使用基因替代疗法或联合使用干细胞治疗已经在多个水平上成功治疗了特定突变基因导致的疾病（如犬血友病、溶酶体贮积症、遗传性视网膜疾病）。这个疗法同样对患有扩张型心肌病的多伯曼短毛猎狗中PDK4突变基因有效，及兽医领域发现的其他基因突变导致的心脏疾病。
挑战及缺陷
使用干细胞及基因疗法修复整体心脏有4个方面的挑战：
筛选理想的细胞类型和载体
明确全心再生的使用剂量
寻找细胞或载体的最佳传递途径
安全及有效的产品的开发
研究心脏疾病以及可能提高心肌功能的机制需要一个合理的方法。多种细胞（如骨成肌细胞、骨髓来源细胞、胚胎干细胞、内源性心脏干细胞）以及载体（如AAV2/AAV6/AAV8/AAV9）都是该疗法的候选载体。但是使用何种载体、何种干细胞或原始细胞，以及这两种怎样组合才能达到最佳修复目的仍未知。
治疗全心功能不全时再生全心肌需要的细胞数量及能安全的投入使用的数量仍未知。
已经证实心肌细胞的转导（例如将病毒载体的DNA转录至细胞）在全心功能损伤的情况下更难，因为心肌体积是细胞或载体介导心肌肌群比率的决定因素。有效治疗疾病需要转导的心肌百分比仍不清楚，并且需要转导的心肌数量也与潜在的心肌疾病病因有关。
明确合适的剂量是成功的关键因素之一，另一个心脏再生的挑战是确定理想的传递通路。投递后细胞滞留浓度与投递方式高度相关。细胞可通过静脉、冠状动脉或直接心肌注射（图3）。
传导后细胞的滞留量与传导方式高度相关。有多种细胞注射方法：静脉注射（A）是最简单且创伤最小的方式，但是细胞和载体易被血液稀释且随血液循环被其他器官摄取，可能会导致潜在的问题。冠状动脉注射（B），细胞或载体通过充气的血管成形导管进入冠状动脉，在冠脉循环中定植直到充气导管泄气。冠状静脉逆行灌注（C），细胞或载体通过血管成形术充气导管进入冠状静脉窦，通过施加压力使细胞或载体突破内皮屏障直接进入心肌。直接心肌注射包括心内注射（D）或心外注射(E)。这种方法最主要的优势是细胞和/或载体能直接越过内皮屏障，使注射区域有高的浓度。
第四条路径是最简单且最安全的，但是研究表明这种方法存在以下弊端：首先，细胞滞留时间最短，而且没有靶向特定的心肌细胞，因此疗效差；其次，由于一过效应，需要大量的细胞或载体才能到达心脏进行转录，为治疗增加了额外的费用。冠状动脉注射同样也有顾虑，因为其有可能导致冠状动脉阻塞使心肌损伤加重。
发展有效且安全的制剂（联合载体、干细胞或基因）非常重要。市场上AAV载体的广泛应用促使监管机构对涉及AAV载体的治疗过程、科学研究及各种实验设备进行监管，以避免动物与人之间发生基因交换。
临床影响
心脏病再生疗法研究进展良好，最近已经进行了数个人类临床实验。细胞移植及改编已经取得了突破性的、令人激动的结果。
若特定的突变基因被找到，利用联合干细胞和基因替代疗法使心脏再生，从而治疗心脏疾病的愿望很有可能成真。
展望
不久前，心脏还被认为是静止的有丝分裂期后缺乏再生能力的器官；心肌细胞的数量是出生时便固定的，心肌肥大是细胞适应性反应。
经过10余年的研究，这一观点慢慢因心脏重建发生改变，心脏再生疗法也被视为重要的研究领域。数个使用多种干细胞的研究正在开展，而且出现了从临床前期实验到临床试验的快速过度。尽管临床试验证明心脏再生疗法是安全的，但是为何大部分前期临床实验不能达到预期效果的原因还不清楚。
临床试验和试验结果表明，心脏再生疗法在真正用于临床使用前仍有许多问题需要评估。
LuizBolfer,DVM,UniversityofFlorida
AmaraEstrada,DVM,DACVIM(Cardiology),UniversityofFlorida
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