干细胞移植治疗下肢血管病

干细胞移植治疗下肢血管病 干细胞移植治疗下肢血管病 ? 238?军医进修学院2o07Jun, 28(3)AcadJPLAPostgradMedSch…J…' 干细胞移植治疗下肢血管病 王雪岷,窦京涛,母义明,陆菊明,潘长玉综述 (解放军总医院内分泌科,北京100853) [摘要]干细胞移植对糖尿病引起的慢性下肢缺血性疾病及其他相关常见与重大疾病的治疗是近几年干细胞领域的临 床研究热点.笔者试对干细胞移植治疗下肢血管病的国内外最新进展综述. [关键词]干细胞移植;外周血管疾病;糖尿病 [中图分类号]R543[文献标识码]A[文章编号]1005—1139(2007)03-0238-03 1千细胞移植治疗下肢缺血性疾病 1.1骨髓干细胞骨髓是肌体最大的干细胞池之一,含庞 大的干/祖细胞群体,有如内皮祖细胞(endothelialprogenitor cells,EPCs),造血干细胞(hematopoieticstemcells,HSCs),间 充质干细胞(mesenchymalstemcells,MSCs),造血内皮母细 胞(hemangioblast,又叫成血管细胞),骨髓基质细胞(ma/Tow stromalcells),肝干细胞(KSCs)等. 1.1.1EPCsEPCs贴壁生长,形态较圆,呈铺路石样排列, CD133是其特异的标记分子. 1.1.2HSCsHSCs不能贴壁生长,在细胞培养换液的过程 中可被去掉,CD34是其特异的标记分子.最早能检测到 HSCs的活性部位是主动脉旁脏壁/主动脉一性腺一中肾和卵黄 囊.HSCs是最原始的造血前体细胞,可存在于造血组织和 血液中,具有高度的自我复制和多向分化潜能. 1,1.3MSCsMSCs贴壁生长,形态多呈梭形,具有形成纤 维样集落的能力,目前尚未找到其特异的标记分子.1991年 Caplan把这种贴壁的细胞群命名为骨髓问充质干细胞(bone marrowmesenchymalstemcells,BM—MSCs).BM—MSCs在不同 的诱导条件下可分化为骨髓基质细胞,成骨细胞,成软骨细 胞,脂肪细胞,成肌细胞,神经胶质和造血细胞.BM—MSCs通 过细胞间接触,一方面合成多种造血因子,为HSCs提供生存 环境,加快异基因干细胞移植造血重建的速度,另一方面减 轻移植物抗宿主病(GVHD)的程度,抑制移植排斥. 1.2基础研究进展下肢血管病变早已引起我国学者的高 度重视.2001年北京地区5所医院2型糖尿病下肢血管 病变发病率及相关因素的调查研究结果明,在医院随诊1 年以上,发病年龄?40岁,病程?5年的2型糖尿病患者 中,下肢坏疽为2.0%,间歇性跛行有7.1%,不同程度下肢 血管病变则高达90.8%.有报道称糖尿病患者下肢截肢率 比非糖尿病患者高15倍.被截肢者占非外伤性下肢截肢的 50%.且50%患者一侧肢体截肢,另一侧肢体5年内也不得 不截肢. 传统观念认为血管生成仅存在于胚胎发育时期.1999 [收稿日期】2006-07—18[修回日期】2006-08-21 [作者简介】王雪岷,男,蒙古族,河南省镇平县人,1983年第一军医 大学毕业,副教授.E—rnail:xueminwang@301hospita1.corn.cn 年Isner等提出了"治疗性血管新生"的概念,倡导补充EPCs 数量来达到更好的血管新生效果,以治疗缺血性疾病. 动物实验,临床治疗表明进行骨髓干细胞移植可促进缺 血肢体的新生血管形成.将兔的自体骨髓单个核细胞注入 缺血下肢的腓肠肌,2周后发现移植的骨髓单个核细胞存在 于骨骼肌的新生内皮细胞毛细血管网,毛细血管密度较对照 组增加.将小鼠自体骨髓干细胞移植到左髂总动脉结扎后 缺血肢体的大腿前内侧肌群的肌肉中,发现其分化为内皮细 胞,血管平滑肌细胞,骨骼肌细胞和脂肪细胞,缺血后肢移植 细胞处的毛细血管密度,小动脉密度,股动脉血流指数较对 照组增高.有报道,用纯化的MSCs移植治疗小鼠缺血下肢, 没有观测到其分化为内皮细胞,平滑肌细胞,而MSCs的上清 液可促进内皮细胞,平滑肌细胞增生,迁移,并检测到MSCs 分泌多种细胞因子,这些因子有协同成血管作用.有些病理 情况下,比如在2型糖尿病,EPCs增殖潜能,黏附和成血管 能力均降低,因此有必要辅以治疗性血管生成. 下肢缺血疾病的现状与大量基础工作报告向干细胞移 植治疗的临床研究提出了迫切要求. 1.3临床研究进展2002年日本Yuyama等在国际上首次 报道应用患者自体骨髓干细胞和外周血干细胞移植治疗缺 血性下肢血管病45例,取得了满意的疗效,未发现明显不良 反应. 2006年葡萄牙,德国也分别报道了临床实验研究, 均取得了肯定的疗效.日本对骨髓血干细胞移植后VEGF 等的表达进行了观察. 据不完全统计,2002年至2006年,日本,德国,乌克兰, 葡萄牙,波兰等共报道了276例,均取得满意的疗效. 在我国,2003年中国医学科学院血液学研究所和北 京大学第三医院在国内首次分别用骨髓干细胞动员,采自体 外周血干细胞(1例)和直接取用骨髓干细胞(3例)移植治 疗下肢慢性缺血,疗效肯定. 2004年首都医科大学宣武医院在继2003年报道骨髓干 细胞移植之后,首次报道了16例骨髓血干细胞向动脉腔内 注射治疗下肢缺血的新方法.2005年报道1例右胭动脉 注射干细胞治疗糖尿病右足溃疡却使患者3年前因脑梗死 后遗留的瘫痪左上肢意外康复和3例糖尿病下肢神经病变 的干细胞移植治疗病例.2006年经骨髓动员再取骨髓血的 军医进修学院20o7Jun,28(3)AcadJPLAPostgradMedSch…-' 方法改良,骨髓取血量少(130,200ha),单个核细胞量多, 近期疗效好(疼痛改善率94.8%,肢体冷感改善率97.1%, 肢体麻木改善率93.3%;血管造影显示91.2%患肢的侧枝 循环有不同程度的增加),进一步提高了骨髓采血的手术安 全性和患者对骨髓采血的可接受度. 解放军463医院是目前国内开展临床治疗病例最多的 单位,已进行下肢缺血临床治疗232例.2006年又首先报道 . 用自体骨髓干细胞移植治疗股骨头坏死63例 据不完全统计,从2003年2月到2006年4月,全国共有 20多个单位开展了此项临床工作,已公开发表的病例统计为 768例.截至2006年4月,国内外合计,我们的统计数为 1044例. 临床实验证明,平均约有大于70%的缺血肢体血供得到 改善,踝肱指数增加,造影显示有明显的侧枝血管生成,降低 了截肢率,促使大部分溃疡愈合.尤为重要的是实验未出现 任何相关严重并发症,临床安全性和有效性都得到了初步肯 定.曾有个例报道原因不明的干细胞移植术后患者出现下 肢浅静脉曲张.远期的疗效尚在观察中. 干细胞移植创伤小,即使失败也不会像搭桥失败那样反 而破坏了远端不足的侧支循环.因此,干细胞移植的应用范 围比较广泛,目前临床上主要用于:?由于远端流出道不 良,没有血管搭桥条件的下肢缺血患者;?即使下肢远端流 出道很好,有搭桥成功的可能,但是由于全身条件差不能耐 受搭桥手术者;?经过内科药物保守治疗无效的患者. 将骨髓或外周血干细胞及EPCs移植到缺血部位,可从 先前存在的血管床发芽生成新的毛细血管,它能给血管狭窄 或闭塞的患者提供一个治疗性生物"旁路".分化形成新的 毛细血管,改善和恢复下肢血流,达到治疗下肢缺血的目 的J.干细胞移植治疗下肢慢性严重缺血病变恢复肢体功 能的原理,在血管方面,目前认为EPCs分化成血管主要是四 个不同又有互相联系的机制,如血管发生(vasculogenesis), 血管新生(angiogenesis),动脉形成(arteriogenesis)和旁分泌 (paracrine)机制.四种机制具有协同作用,旁分泌机制可促 进其他三种机制的形成发展,共同恢复缺血后组织的供血和 供氧.相关的理论尚在探讨中.糖尿病神经病变病因目前 有:血管学说,代谢学说,基因学说等,尚无定论.而在神经 方面的干细胞治疗,临床报道病例有限,现在谈具体治疗机 制为时尚早. 随着对干细胞研究的不断深入,临床应用的范围也会不 断扩大.其机制原理将会得到揭示. 2骨髓干细胞动员 已开展的临床研究中,取外周血干细胞要进行干细胞动 员后取血;而骨髓取血治疗,经骨髓动员后可以进一步减少 取骨髓血量,干细胞质量也更好,所以骨髓动员已经成为干 细胞移植治疗下肢缺血疾病临床技术的一部分. 用于干细胞动员的因子有:粒细胞集落刺激因子(G- CSF),干细胞因子(SCF),血管内皮细胞生长因子-165 (VEGF-165),血管生成素一1(Ang-1)等. 目前最常用的G.CSF具有同时动员HSCs,MSCs和 ? 239? EPCs的能力,是骨髓干细胞强有力的动员剂,可使外周血的 干细胞数量增高数十倍,是一种副作用小而且比较安全的骨 髓干细胞动员剂,正常人使用G-CSF后随访3至6年,没有 发现明显的副作用.现临床已用基因重组人粒细胞集落刺 激因子(rhG-CSF).临床用药期间的常见副作用为骨痛. 采用一些造血细胞干预因子作为外周血,骨髓血造血干 细胞的动员剂已为人们普遍接受. 3结语 在干细胞移植治疗下肢血管疾病的临床实验中,已有部 分病例甚至出现了超出初始预期的良好疗效,但碍于临床患 者研究的特殊局限,目前国内外仅做如疼痛,麻木,冷感等主 观指标以及客观指标如踝肱比,经皮氧分压,无痛行走时间, 缺血性溃疡的改善及动脉造影等进行评价,一些基础项目如 细胞分化,分子调控,乃至神经,血管等组织层次的问题都难 以做出深入的研究. 在基础研究领域干细胞是否能分化为新生血管结构,什 么结构成分等尚存在着意见的对立和争议.新生血管的作 用是细胞为主还是细胞因子为主以及复杂分子调控机制的 研究更是刚刚开始.已有的动物实验研究模型大多用的是 急性血管结扎模型',这也与糖尿病等疾病引起慢性下肢 缺血的病理生理机制有较大差异.基础研究应当给予慢性 疾病模型更多的研究数据.另外,从基础研究的急性动物模 型的骨髓干细胞移植后治疗效果及分子,细胞,组织层次的 已有研究结果看,急性血管疾病(如血管梗死)的急性期使用 备存自体干细胞移植治疗可能是有益的.除了骨髓干细胞 移植外,脐血干细胞,胎肝干细胞等移植治疗血管病的研究 也已有报道,显示未来在细胞来源上能有更多的选择.同种 异体配型移植将可为因某些原因所致不能自体移植患 者解决问题. 总之,干细胞移植治疗慢性下肢缺血,无论是临床或者 基础,这一领域才刚刚开始.这是继干细胞在血液方面的成 功应用之后又开辟的一个新的实用领域.基于国内外骨髓 移植的多年临床实践经验,自体骨髓移植对于排除肿瘤存在 的患者其临床治疗应是安全的. 治疗性血管新生,从根本上调整毛细血管,小血管,甚至 中,大血管的微观结构与功能状态,有效改善血液循环,它为 缺血性疾病,乃至更大范围的血液,血管相关疾病的治疗开 辟了一个全新的思路,有着广阔的临床应用前景. 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