综述：梗死后再生微环境与肠-心轴：整合微生物代谢与再生细胞功能的精准心脏修复框架

《Stem Cell Research & Therapy》：From stem cell therapy to precision regenerative cardiology: integrating the gut microbiota and multi-omics in myocardial infarction

　　

摘要

心肌梗死（MI）仍然是心力衰竭的主要病因，因为广泛的 cardiomyocyte 丢失超过了成人心脏有限的再生能力。基于成体祖细胞和间充质干细胞的疗法主要通过旁分泌、免疫调节、血管生成、细胞保护和细胞外基质调节机制促进心脏修复，而多能干细胞来源的心肌细胞（PSC-CMs）疗法则旨在通过心肌再肌化来替代丢失的收缩细胞。然而，成体细胞疗法的疗效仍不一致，PSC-CMs 疗法的临床证据仍处于初步阶段，这表明再生疗效可能同时取决于治疗产品的特性和受者环境。本综述通过"梗死后再生微环境"的概念审视心肌再生，该微环境由炎症、纤维化、血管完整性、代谢适应和细胞间通讯共同塑造。我们讨论了干细胞预处理、产品纯化与成熟、基因工程、生物材料辅助递送、细胞外囊泡（EV）疗法以及PSC-CMs和细胞衍生分泌组产品在早期临床转化中的最新进展。我们特别关注肠-心轴作为梗死后修复潜在的系统性调控因子。临床和实验研究表明，心肌梗死伴随肠道损伤以及微生物组成和代谢的时间依赖性变化。短链脂肪酸，尤其是丁酸，可以促进炎症消退、线粒体功能、血管稳态和组织修复，而氧化三甲胺则可促进内皮功能障碍、炎症小体激活、氧化应激、纤维化和不良重构。然而，这些效应主要在实验环境中得到验证。微生物信号也可能影响干细胞/祖细胞的分化、免疫调节活性和分泌特性。尽管如此，直接证据表明肠道微生物群或微生物代谢产物决定心肌梗死后干细胞疗法疗效或最佳时机仍然稀缺。下一代测序和整合多组学技术提供了研究这些关系的工具，将微生物功能与宿主反应、治疗细胞异质性、空间组织结构、细胞外囊泡货物和心脏结局联系起来。总体而言，现有证据支持将微生物代谢、宿主反应和再生细胞功能整合到精准再生心脏学的统一框架中。虽然直接因果证据仍然有限，但该框架为纵向和机制受控研究提供了理论基础，这些研究应同时评估微生物组谱、微生物代谢产物、治疗产品特性和心脏结局。此类研究可能实现基于生物标志物的患者分层、受者环境优化以及再生产品的体外理性代谢编程。

图形摘要

心肌梗死（MI）仍然是心力衰竭的主要病因，因为广泛的 cardiomyocyte 丢失超过了成人心脏有限的再生能力。基于成体祖细胞和间充质干细胞的疗法主要通过旁分泌、免疫调节、血管生成、细胞保护和细胞外基质调节机制促进心脏修复，而多能干细胞来源的心肌细胞（PSC-CMs）疗法则旨在通过心肌再肌化来替代丢失的收缩细胞。然而，成体细胞疗法的疗效仍不一致，PSC-CMs 疗法的临床证据仍处于初步阶段，这表明再生疗效可能同时取决于治疗产品的特性和受者环境。本综述通过"梗死后再生微环境"的概念审视心肌再生，该微环境由炎症、纤维化、血管完整性、代谢适应和细胞间通讯共同塑造。我们讨论了干细胞预处理、产品纯化与成熟、基因工程、生物材料辅助递送、细胞外囊泡（EV）疗法以及PSC-CMs和细胞衍生分泌组产品在早期临床转化中的最新进展。我们特别关注肠-心轴作为梗死后修复潜在的系统性调控因子。临床和实验研究表明，心肌梗死伴随肠道损伤以及微生物组成和代谢的时间依赖性变化。短链脂肪酸，尤其是丁酸，可以促进炎症消退、线粒体功能、血管稳态和组织修复，而氧化三甲胺则可促进内皮功能障碍、炎症小体激活、氧化应激、纤维化和不良重构。然而，这些效应主要在实验环境中得到验证。微生物信号也可能影响干细胞/祖细胞的分化、免疫调节活性和分泌特性。尽管如此，直接证据表明肠道微生物群或微生物代谢产物决定心肌梗死后干细胞疗法疗效或最佳时机仍然稀缺。下一代测序和整合多组学技术提供了研究这些关系的工具，将微生物功能与宿主反应、治疗细胞异质性、空间组织结构、细胞外囊泡货物和心脏结局联系起来。总体而言，现有证据支持将微生物代谢、宿主反应和再生细胞功能整合到精准再生心脏学的统一框架中。虽然直接因果证据仍然有限，但该框架为纵向和机制受控研究提供了理论基础，这些研究应同时评估微生物组谱、微生物代谢产物、治疗产品特性和心脏结局。此类研究可能实现基于生物标志物的患者分层、受者环境优化以及再生产品的体外理性代谢编程。

图形摘要