干細(xì)胞移植治療缺血性心肌病的雙面效應(yīng)

王學(xué)文(綜述)，朱智明(審校)

(解放軍海軍總醫(yī)院心臟中心，北京100048)

心肌細(xì)胞屬于終末期分化細(xì)胞，曾被認(rèn)為是不可再生的，基于此原理，學(xué)術(shù)界認(rèn)為梗死性心肌病引起的心室重構(gòu)、心功能惡化將不可逆轉(zhuǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)的出現(xiàn)，尤其是2001年美國(guó)紐約醫(yī)學(xué)院的Belteami等［1］在研究13例發(fā)作性心臟病7～17 h后死亡的患者時(shí)發(fā)現(xiàn)，受損部位心肌細(xì)胞重新分裂、增殖，表明這些心肌細(xì)胞存在有絲分裂活動(dòng)，心肌細(xì)胞并非終末化組織。自此，心肌是否可以再生成為全世界學(xué)者研究的熱點(diǎn)。蛋白、基因、細(xì)胞移植等治療是近年來(lái)許多研究者試圖探索的手段，并在基礎(chǔ)研究方面取得了可喜成績(jī)［2-4］。但是，隨著對(duì)“心肌再生學(xué)”研究的不斷深入，人們?cè)诳隙ㄆ錆撛趹?yīng)用前景的同時(shí)，也注意到了該技術(shù)本身的不足。因此，在過去的10年間，心肌干細(xì)胞再生的研究并沒有像人們所期望的那樣取得輝煌的成績(jī)，而是停留在一些基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)研究的階段。現(xiàn)對(duì)干細(xì)胞移植治療缺血性心肌病研究表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)及存在問題進(jìn)行綜述。

1 優(yōu)勢(shì)效應(yīng)

1.1 干細(xì)胞移植治療急性心肌梗死 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)成為近年來(lái)病死率較高的疾病，從而引起學(xué)術(shù)界的高度重視。常規(guī)的內(nèi)科治療不能從根本上解決心肌梗死高病死率的問題。20世紀(jì)以來(lái)，再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展對(duì)挽救瀕死的心肌患者帶來(lái)了革命性的啟示。2004年首個(gè)隨機(jī)對(duì)照研究試驗(yàn)證實(shí)經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈灌注和心內(nèi)膜點(diǎn)狀注射移植自體骨髓單核干細(xì)胞治療AMI和慢性心力衰竭可使左心室心功能明顯改善，且優(yōu)于單純經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈支架植入術(shù)［5］。Strauer等［6］選取 20 例AMI經(jīng)常規(guī)冠狀動(dòng)脈再通、支架植入治療的患者，分為對(duì)照組10例和治療組10例，治療組通過冠狀動(dòng)脈輸入自體骨髓干細(xì)胞，移植3個(gè)月后隨訪發(fā)現(xiàn)治療組梗死面積較治療前明顯下降［由(30±13)%降至(12±7)%］，小于對(duì)照組［由(25±8)%降至(20±11)%)］。同時(shí)僅有細(xì)胞治療組梗死部位室壁動(dòng)度較治療前增強(qiáng)，左心室射血分?jǐn)?shù)無(wú)顯著性差異。REPAIR-AMI采用嚴(yán)格的隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，選取204例患者進(jìn)入試驗(yàn)，在AMI后的第3～7天給予移植骨髓干細(xì)胞或安慰劑［7］。4個(gè)月的隨訪結(jié)果顯示，在細(xì)胞移植組的心臟左心室整體功能明顯好于對(duì)照組;1年后，冠狀動(dòng)脈內(nèi)骨髓干細(xì)胞移植組的聯(lián)合終點(diǎn)事件(如死亡、再發(fā)心肌梗死、再血管化治療)明顯低于對(duì)照組。楊水祥等［8］應(yīng)用自體骨髓干細(xì)胞移植治療心肌梗死6例，隨訪4年，每半年隨訪1次，心電圖、超聲心動(dòng)圖和核素心肌灌注掃描結(jié)果顯示:心肌梗死面積在干細(xì)胞移植3個(gè)月下降42.7%的基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮小到8.03%，總梗死面積平均下降 50.73%，心臟射血分?jǐn)?shù)增加至55.4%，冠狀動(dòng)脈造影無(wú)嚴(yán)重狹窄，也無(wú)須行血運(yùn)重建的病變出現(xiàn)。近年來(lái)，隨著干細(xì)胞移植治療AMI的臨床研究的開展，安全性、有效性等的相關(guān)遠(yuǎn)期隨訪資料逐漸發(fā)表，用于移植的干細(xì)胞種類及質(zhì)量也不斷改進(jìn)，有望從中篩選出療效更確切、治療效果更好的種子細(xì)胞，如臍帶華通膠間充質(zhì)干細(xì)胞［9］。

1.2 干細(xì)胞移植治療慢性缺血性心臟 Stamm等［10］進(jìn)行了初期的臨床研究，取骨髓CD133陽(yáng)性細(xì)胞在搭橋手術(shù)時(shí)注射到梗死的邊界區(qū)域，節(jié)段性室壁運(yùn)動(dòng)分析顯示注射的局部心肌血供有明顯改善，左心室內(nèi)徑和左心室射血分?jǐn)?shù)有所提高，且未見明顯不良反應(yīng)，如室性心律失常。Assmus等［11］采用冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射自體骨髓干細(xì)胞和循環(huán)血前體細(xì)胞治療陳舊性心肌梗死，結(jié)果顯示，僅自體骨髓干細(xì)胞組患者左心室射血分?jǐn)?shù)較治療前顯著增加，循環(huán)血前體細(xì)胞組和對(duì)照組均無(wú)明顯變化。高連如等［12］采用自體骨髓單個(gè)核細(xì)胞移植治療缺血性心肌病52例，其中AMI26例，慢性缺血性心力衰竭26例，24例對(duì)照，經(jīng)過2年隨訪結(jié)果顯示，干細(xì)胞移植可以改善慢性缺血性心力衰竭患者心功能，對(duì)AMI患者無(wú)左心室收縮功能改善的長(zhǎng)期效果，僅限制了左心室的重構(gòu)。2006年，又有多個(gè)關(guān)于細(xì)胞移植治療缺血性心臟病的臨床研究［13］，如 TOPCARE-CHD、MAGIC-CELL-3-DES、TOPCARE-AMI亞組研究、BOOTST試驗(yàn)18個(gè)月隨訪結(jié)果，BOOTST舒張功能試驗(yàn)等進(jìn)一步證實(shí)了細(xì)胞移植的安全性和初步有效性。近年來(lái)有人提出將基因治療和干細(xì)胞移植治療聯(lián)合應(yīng)用，將基因修飾的干細(xì)胞移植到壞死心肌區(qū)域，替代壞死心肌細(xì)胞發(fā)揮功能，同時(shí)還能表達(dá)新生血管生成所需要的生長(zhǎng)因子，從而有利于壞死區(qū)及周圍血管的生成，這對(duì)移植細(xì)胞存活和心臟功能改善有重要意義。然而，Henry等［14］和 Kleimn 等［15］采用大樣本臨床試驗(yàn)(VIVA Tria、TIRST Tria)進(jìn)行了Ⅱ～Ⅲ期雙盲、隨機(jī)對(duì)比觀察，結(jié)果顯示未得到逆轉(zhuǎn)心室重塑，改善心功能的益處?；蛑委煹蘑衿谂R床試驗(yàn)結(jié)果提示是安全、有益的［16］。但尚未進(jìn)行隨機(jī)的、安慰劑對(duì)照的臨床研究。特別是基因病毒載體誘發(fā)的宿主免疫反應(yīng)、基因載體的選擇，基因長(zhǎng)期表達(dá)能力以及基因表達(dá)的調(diào)控等諸多問題均尚待解決［17］。

基因轉(zhuǎn)染細(xì)胞能減少治療所需的細(xì)胞數(shù)量，而且還有利于細(xì)胞的定向誘導(dǎo)分化。將基因工程技術(shù)與細(xì)胞生物技術(shù)結(jié)合，為干細(xì)胞移植的基礎(chǔ)研究提供新的思路。

2 劣勢(shì)效應(yīng)

目前，心肌干細(xì)胞移植治療冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病作為一種新的治療方法仍存在較多的不確定因素甚至是安全隱患。

2.1 倫理方面 成體干細(xì)胞的可塑性是目前臨床治療性應(yīng)用的基礎(chǔ)，但一直備受爭(zhēng)議。Terada等［18］將標(biāo)記有綠色熒光蛋白的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞與胚胎干細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，觀察到形成綠色熒光蛋白+胚胎樣干細(xì)胞后，這種爭(zhēng)論與質(zhì)疑便進(jìn)一步受到人們的關(guān)注，引發(fā)了相關(guān)論戰(zhàn)。研究表明［19］，胚胎源干細(xì)胞通過體外培養(yǎng)分化可形成心臟所有的心肌組織細(xì)胞，并與終末分化階段的心肌細(xì)胞呈一致的細(xì)胞相互作用，可觀察到初生潤(rùn)盤、橋粒、黏著斑和細(xì)胞間隙連接，但因其取材、培養(yǎng)等受到倫理、道德、法律等方面限制，在臨床方面應(yīng)用受到科學(xué)界的質(zhì)疑。作為一種極具分化潛力及有前景的種子細(xì)胞，難免被人誤用或者濫用。因此，尋找符合倫理要求且高質(zhì)量的心肌干細(xì)胞移植源是干細(xì)胞移植技術(shù)質(zhì)的突破。

2.2 實(shí)踐方面 理論上干細(xì)胞具有分化為心肌細(xì)胞的可能，但多數(shù)基礎(chǔ)結(jié)果表明，最終分化為完全相同的心肌細(xì)胞的干細(xì)胞并未獲得，且定向向心肌分化很難控制。其存在的問題有:①移植細(xì)胞種類的選擇;②細(xì)胞植入時(shí)間的確定;③移植細(xì)胞存活率的保障;④移植細(xì)胞和宿主細(xì)胞的相互作用;⑤對(duì)人體無(wú)損害又便于跟蹤的移植細(xì)胞標(biāo)志物的選擇;⑥移植的最佳途徑和能夠改善心臟功能的最佳移植細(xì)胞數(shù)量;⑦干細(xì)胞移植的最佳臨床適應(yīng)證;⑧細(xì)胞移植后能否產(chǎn)生正常的心肌電-機(jī)械耦聯(lián)，形成真正的功能合胞體的問題;⑨干細(xì)胞移植后是否會(huì)在宿主體內(nèi)長(zhǎng)期存活、增殖或分化等。干細(xì)胞移植在我國(guó)多個(gè)中心進(jìn)行臨床療效研究，自體骨髓干細(xì)胞冠狀動(dòng)脈注射后造成醫(yī)源性AMI偶有發(fā)生。因此，該技術(shù)的臨床安全性及有效性仍有待進(jìn)一步研究。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)方面 干細(xì)胞移植治療心肌病作為一種具有潛力的臨床治療方法，雖然已經(jīng)進(jìn)入臨床研究階段，但其潛在的風(fēng)險(xiǎn)也不容忽視。①干細(xì)胞胞分離培養(yǎng)技術(shù)仍不完善，體外培養(yǎng)有各種細(xì)胞混雜，無(wú)法達(dá)到完全純化。②移植細(xì)胞的歸巢、追蹤和監(jiān)測(cè)。③干細(xì)胞的安全性仍不容忽視。如2004年，Vulliet在犬的冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞導(dǎo)致犬心臟潛在的微型梗死灶形成［20］。有研究發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在體外培養(yǎng)可自發(fā)形成腫瘤樣細(xì)胞。在人體臨床試驗(yàn)中也觀察到心律失常危險(xiǎn)性的增加［21］。因此，探索新型干細(xì)胞的種子細(xì)胞及建立完善的細(xì)胞培養(yǎng)體系成為今后研究必不可少的途徑。從經(jīng)濟(jì)角度看，細(xì)胞移植的研究投入了大量人力物力，尤其是進(jìn)入臨床研究階段，其臨床推廣的可行性并未得到充分驗(yàn)證，若其不能改善遠(yuǎn)期預(yù)后、降低病死率，這種方法的研究從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用角度將受到質(zhì)疑。因此，多方面謹(jǐn)慎論證一種方法學(xué)的發(fā)展是必要的。

此外，有學(xué)者提出，干細(xì)胞移植后心功能的改善只是一種表現(xiàn)，有可能是移植后心肌局部微環(huán)境的改變引起心臟自我調(diào)節(jié)改變?cè)斐傻慕Y(jié)果，至于是否由少量再生心肌產(chǎn)生的功能改善，還缺乏足夠的證據(jù)。高連如等［12］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支持此推理。心律失常、免疫排斥反應(yīng)、腫瘤形成、細(xì)胞分布的均衡性、細(xì)胞融合等負(fù)面效應(yīng)也隨著遠(yuǎn)期臨床觀察有陸續(xù)報(bào)道，這也是人們所擔(dān)心的負(fù)面效應(yīng)。

3 結(jié)語(yǔ)

干細(xì)胞研究對(duì)醫(yī)學(xué)發(fā)展將會(huì)起到積極的推動(dòng)作用，對(duì)防病治病有廣泛的應(yīng)用前景，但也要辯證地看待其實(shí)用性及治療效果，要真正達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)，還要克服道德、倫理、理論、實(shí)踐、應(yīng)用等諸多方面的問題。需要全世界各國(guó)心臟中心聯(lián)合試驗(yàn)，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)提供更多的臨床循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持，以便臨床醫(yī)師能夠理性地取舍治療方式。

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