干细胞移植——治疗缺血性心脏病的新希望

· 372· 2009年 6月第26卷第 6期 J Clin Intern Med，June 2009．V01．26．No．6 干细胞移植一治疗缺血性心脏病的新希望 张晓辉 [中图分类号]R541 [文献标识码]A doi：10．3969／j．issn．1001-9057．2009．06．003 [关键词] 移植，干细胞； 心脏病，缺血性 缺血性心脏病(IHD)是一类由于冠状动脉循环 障碍而导致心肌供血缺乏的疾病，已成为当今世界威 胁人类健康的重大疾病之一，其防治是全球性首要卫 生健康问。其现渐进性的心功能的下降，从而导 致患者生活质量的显著性降低。当前开展的内外科治 疗手段，可以改善冠状动脉供血以及挽救缺血心肌，但 对梗死心肌或无功能心肌，尚无良好治疗。研究 结果表明，当疾病进展到心肌梗死后，产生了一系列心 室重塑过程的细胞表型及功能的改变，心室重塑将进 展为失代偿的缺血性心力衰竭_1 J，其病理特征是心肌 细胞数量减少和心脏功能降低。几十年来，学者们一 直试图寻找有效治疗方法来逆转其上述的缺血性的心 肌病变 。近年来，自体骨髓干细胞移植的研究为缺 血性心脏病的治疗带来了新的希望。 一 、治疗缺血性心脏病的干细胞类别 1．骨髓干细胞的类型：干细胞是一种具有多向分 作者单位：100044北京大学人民医院 北京大学血液病研究所 · 综述 与讲座 · 化潜能和自我复制功能的早期未分化细胞。根据在个 体发育过程中出现的先后次序不同，干细胞可分为胚 胎干细胞和成体干细胞。与心肌细胞相关的有骨髓造 血干细胞、外周血干细胞、脐血干细胞、骨髓间充质干 细胞和骨骼肌干细胞等。 (1)造血干细胞：造血干细胞(HSCs)是骨髓中最 早发现的干细胞群，是一类具有高度自我更新和高分 化潜能的造血前体。多年来临床一直应用骨髓移植手 段治疗血液系统恶性疾患获得成功。近年来研究结果 发现，包含造血干细胞的 Lin—c．kit 细胞在大鼠体内可 转化为心肌细胞，而不包含造血干细胞的 Lin．c．kit一细 胞则不能形成新生的心肌组织，结果表明骨髓造血干 细胞可分化为心肌细胞，而通过 G—CSF或／和 SCF动 员的外周造血干细胞有相同的作用。 (2)骨髓问充质干细胞 ：问充质干细胞(MSCs)在 骨髓中的含量很少。MSCs具备干细胞的两个重要特 征，自我增殖能力和多分化潜能。具有向骨、软骨、脂 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造血干细胞(HSC)、EPC和 MSCs。选择 BMCs一个主 要原因是易获得数量大、无需体外培养 J。从发展趋 势看，骨髓是治疗缺血性心脏病的干细胞的主要来源。 二、干细胞治疗缺血性心脏病的作用机制 干细胞用于心肌缺血的治疗机制主要为：①骨髓 于细胞分化为血管内皮细胞和血管平滑肌细胞，直接 参与新生血管的生长，缓解局部缺血，对缺血心肌进行 及时的再灌注，也称之为治疗性血管生成。②骨髓于 细胞分化为有功能的心肌细胞，部分弥补缺血区域的 死亡心肌细胞，修复坏死 的心肌细胞，参 与心肌收 缩 。③分泌多种促血管生长因子和细胞生长支持 因子，可阻止细胞凋亡，增加细胞存活率，间接促进血 管的生长和维持细胞的存活。(4)移植细胞使心室壁 具有弹性，增加心肌顺应性⋯。 移植时机：急性心肌梗死早期，心肌组织发生炎性 反应，梗死区大量心肌细胞坏死和凋亡，而不同的炎症 微环境对移植细胞的存活与分化有着很大的影响。研 究表明，发生后前 1周 的炎症反应，以及 2周后的瘢 痕化过程，均可能不利于移植细胞的成活。心肌梗死 后 1～2周进行骨髓干细胞移植，心脏 自身的促血管生 成因素能够放大移植细胞促血管生成效应，更有利于 缺血心脏修复。心肌梗死后 1～2周进行细胞移植效 · 373· 果较好 。 移植途径 ：到目前为止，主要有 3种移植途径 ： ①冠脉内注射。冠脉内注射可以最大限度地应用干细 胞，使干细胞通过血运到达损伤部位。冠脉注射是通 过导管给药并利用球囊的膨胀，使干细胞最大限度的 到达梗死相关动脉，适用于介入治疗过程中，但不适合 无法灌注的区域，也不适合用于成肌细胞的移植，容易 产生远端堵塞。②直接室壁注射 各种晚期的心脏病 多伴瘢痕组织，影响干细胞功能的因子，如内皮细胞生 长因子和干细胞趋化因子的表达水平较低，因此该方 法更合适于体积较大的成肌细胞和问充质干细胞移 植。③经皮心内膜下注射和外科心外膜下注射。心外 膜下注射适用于冠脉搭桥附近的区域。通过导管或在 外科手术时将干细胞注射到瘢痕组织和或者冬眠心肌 区域 ，也可避免细胞类型的选择和栓塞问题。 三、干细胞移植治疗缺血性心脏病的临床研究 2002年德国学者等 临床研究了20例急性心肌 梗死患者，分两组进行了研究，一组 10例进行了自体 骨髓单个核细胞移植 +治疗，采用冠状动脉输注 干细胞；另外一组 10例为对照组行标准治疗。3个月 后研究发现，多项参数显示干细胞移植组梗死面积 (30±13)％降低到(12±7)％，显著低于对照组(P= 0．005)；梗死室壁运动速度(2．0±1．1)cm／s增加到 (4．04—2．6)cm／s(P=0．005)；多巴酚丁胺负荷超声 心动图试验，以及核素心室造影术等均表明较对照组 明显改善，梗死区域心肌灌注明显增强。研究证实了 经冠状动脉移植 自体骨髓干细胞的临床安全性及有 效性。 干细胞移植治疗缺血性心脏病的临床随机对照研 究试验发现，干细胞移植组和对照组各 30例，在心肌 梗死后4．8天经过冠脉内注射骨髓单个核细胞。随访 研究发现6个月，MRI左室射血分数，较对照组增 加 0．7％，移植组左室射血分数提高 6．7％，两者差异 显著。两组随访 18个月研究表明，对照组左室射血分 数在 18个月后提高 3．1％，移植组增加5．9％，两者差 异无显著性。骨髓单个核细胞并未显示长期效果，但 其安全性好。REPAIR—AMIl1o]采用多中心、随机对照、 双盲试验研究，有 204例急性心肌梗死患者进人计 划，研究分为两组：第一组 ，行骨髓单个核细胞经冠脉 注入，第二组为对照组行 自体血浆经冠脉注入。随访 4个月与对照组相比，研究组左室射血分数明显增加 (P<0．01)；1年随访研究组左室功能改善，明显改善 终点事件比例(死亡及再发心肌梗死等)。 美国FDA批准正式在美 国展开干细胞治疗心衰 · 374· ；2009年6月第 26卷第 6期 J Clin Intern Med，June 2009。Vol，26．No．6 I／Ⅱ期临床试验 “ 。研究发现，在急性心肌梗塞和 冠状动脉硬化的忠者，采用冠状动脉植入梗死区，分 别用 MSCs和骨髓源性单核细胞 (BM．MNCs)混合细 胞，研究表明，下细胞移植治疗缺血性心脏病无并发症 出现，血清中未检测到的免疫标志物。随访 4周，与对 照组比较试验组左室射血分数增加，梗死面积减小，表 明注入 MSCs和 BM—MNCs混合细胞是均安全性及有 效性，混合细胞移植比单纯注入 MSCs更具优势。最 近研究表明，75例陈IH性心肌梗死患者，进行随机对 照研究(TOPCARE—CHD)，随机分为骨髓单个核细胞 组(n=2B)、外周 祖细胞(n：24)、对照组(n=23)。 随访3个月结果发现，骨髓单个核细胞组左室功能，显 著优于其他两组，H较外剧血祖细胞组，左室射m分数 显著增高。 骨髓问允质_T细胞有着十细胞的共同特性，具有 增殖和多向分化潜能。骨髓问允质 _十细胞含量很少， 但是单个核细胞在体外可以扩增十亿倍而不丧失下细 胞活性。H 可通过体外贴肇培养，根据细胞表面的 特异表达进行纯化问充质干细胞。研究发现经冠脉循 环移植的骨髓问允质干细胞 ，能够归巢心肌，进一步分 化为 ~,HJL细胞、成纤维绌胞、内皮细胞等细胞系。研究 发现 ¨建立猪的心肌梗死模型后，将 自体骨髓问充质 干细胞注射入梗死心肌，2周后检测到心肌特异蛋白， 4剧后心脏收缩功能改善及室壁变薄减轻，移植的细 胞能分化为心肌样细胞。慢性缺血性冠状动脉粥样硬 化性心脏病患者 1 8例，经冠状动脉行骨髓单个核细胞 移植。结果表明，3个月随访发现较对照组梗死范围 缩小30％，左室射m分数提高 15％，梗死室壁运动速 度增加 57％，最大氧摄取增加 11％，18一FDG摄取增 加 15％ 。 然而， 一项研究表明，97例急性心肌梗死患者， 随机分为骨髓 个核细胞组(n=47)与射照组 (n= 50)，6个月随访，Iij=j时多参数评估其研究结果，结果 发现试验组和对照组，两组左室射血分数、LVEDV、梗 死面积等差异均尢显著性 ¨。 四、干细胞移植治疗缺血性心脏病展望 大多数临床研究已 示不同种类的细胞移植治疗 缺血性心脏病，可改善心功能；临床试验的结果认为， 骨髓干细胞移植引起的心脏功能改善尚不显著；，部分 研究报道，移植町引起心律失常及微梗死和加重支架 内再狭窄等。在移植路径方面，各种移植方式尚存在 各自优点和 足。H前临床需要较大样本、随机、多中 心临床试验 ” 。 我们深信经过学者们的积极有效的基础探索和进 一 步的临床研究，在千细胞移植治疗缺血性心脏病研 究领域会有新的发现和突破，最终造福患者。 参 考 文 献 l I M811mann H，Nef H．Elstisser A，et a1．Stem cells in myocardial infarc． tion：from bench to bedside．Hcart．2009，95：508-514． 2 f Reffclmann T，Krnemann S，Kloner RA．Promise of blood．and 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