粒細(xì)胞集落刺激因子治療急性心肌梗死

于宗良，楊向軍

目前，急性心肌梗死(AMI)患者即使接受及時(shí)的再灌注治療，仍有較高的死亡率［1］。AMI發(fā)生后心肌細(xì)胞數(shù)量減少，只有極少量的心肌細(xì)胞發(fā)生分裂增生，但不能完整修復(fù)心肌組織，25%的患者將出現(xiàn)繼發(fā)于心肌梗死的心室重構(gòu)、心力衰竭［2］等并發(fā)癥。增加有效心肌細(xì)胞數(shù)量和促進(jìn)血管再生是治療的主要方面之一。近年來(lái)，干細(xì)胞移植治療心肌梗死備受關(guān)注，但干細(xì)胞的來(lái)源、分化、使用途徑等方面限制因素仍較多，目前尚不能在臨床推廣應(yīng)用。新近研究表明［3-15］，AMI時(shí)給予粒細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte colonystimulating factor，G-CSF)等干細(xì)胞動(dòng)員劑，可能促進(jìn)心肌細(xì)胞再生，縮小梗死范圍，穩(wěn)定心臟結(jié)構(gòu)及改善心功能，從而為急性心肌梗死的內(nèi)科治療，開(kāi)辟了一條新途徑。

1 G-CSF來(lái)源及功能

G-CSF是一個(gè)分子量19.6 kDa的糖蛋白，主要由造血細(xì)胞如單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生。其他細(xì)胞如成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、骨髓間質(zhì)細(xì)胞等在適當(dāng)刺激下也可以產(chǎn)生G-CSF。G-CSF的主要作用是刺激粒系前體細(xì)胞增殖、分化和促進(jìn)粒細(xì)胞的活化，G-CSF尚可動(dòng)員骨髓中的多種干細(xì)胞入血，如造血干細(xì)胞(HSCs)、內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)、間質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)等，將G-CSF應(yīng)用于心肌梗死后的修復(fù)治療就是基于這一作用［5］。由G-CSF動(dòng)員的BMSCs，被認(rèn)為具有橫向分化為多種胚層來(lái)源細(xì)胞的能力(又稱之為“轉(zhuǎn)分化”)［2，5］，從而有可能在心肌梗死發(fā)生后順血液循環(huán)進(jìn)入心臟，轉(zhuǎn)分化為心肌、血管等組織，達(dá)到對(duì)損傷心臟的有效修復(fù)。

盡管G-CSF能夠動(dòng)員骨髓釋放HSCs和EPCs，但這些細(xì)胞能否分化為心肌細(xì)胞，以及骨髓中是否存在有心肌細(xì)胞分化潛能的干細(xì)胞，目前尚有爭(zhēng)議。有研究發(fā)現(xiàn)，在特定的環(huán)境下EPCs在體外可以轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞［2，5］，但是這樣的轉(zhuǎn)化作用在體內(nèi)卻極少存在。一些實(shí)驗(yàn)室的研究表明，生理?xiàng)l件下并不存在能轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞的骨髓HSCs［12-13］。但仍有一些學(xué)者證實(shí)骨髓中存在能夠合成心肌細(xì)胞的細(xì)胞［5］。方法學(xué)上的不同，可能是這些研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因之一。

2 G-CSF的心血管保護(hù)的機(jī)制

研究表明G-CSF具有多重心血管直接保護(hù)作用，主要通過(guò)以下幾種途徑:①骨髓干細(xì)胞動(dòng)員作用:G-CSF動(dòng)員的BMSCs分化為多種胚層來(lái)源細(xì)胞的能力［3-5］，從而有可能在心肌梗死發(fā)生后順血液循環(huán)進(jìn)入心臟，轉(zhuǎn)分化為心肌、血管等組織，達(dá)到對(duì)損傷心臟的有效修復(fù)。②血管生成作用:內(nèi)皮細(xì)胞表面存在G-CSF受體(G-CSFR)，在體內(nèi)G-CSF可直接刺激內(nèi)皮細(xì)胞增生和遷移，以修復(fù)機(jī)械損傷的單層內(nèi)皮細(xì)胞，形成毛細(xì)血管樣結(jié)構(gòu)［5，12］。③直接心肌保護(hù)作用:G-CSF能夠通過(guò)其受體直接刺激心肌細(xì)胞增殖。2005年Harada等［14］研究證明，心肌梗死后G-CSF 能夠直接作用于心肌并促使心肌存活。Harada證明心肌細(xì)胞能夠表達(dá)G-CSFR，G-CSF與G-CSFR結(jié)合后激活心肌細(xì)胞保護(hù)性Jak2-Stat3途徑，以及全心Akt-NOS途徑。G-CSF的直接心臟保護(hù)作用減少了心肌細(xì)胞凋亡，梗死面積減小，存活心肌增加，限制了左室舒張末壓的升高。因此，G-CSF可能促進(jìn)心肌細(xì)胞再生，有效增加梗死區(qū)及周圍毛細(xì)血管的密度，減少膠原纖維形成，縮小梗死范圍，穩(wěn)定心臟結(jié)構(gòu)、防治心室重構(gòu)，從而改善了心功能。

3 G-CSF在AMI實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中的保護(hù)作用

G-CSF在心肌梗死中通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮保護(hù)作用。研究顯示在動(dòng)物心肌梗死模型中給予G-CSF治療后［12-13］，通過(guò)增加早期巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和MMP-1、9表達(dá)水平，可以影響局部炎癥，有利于壞死組織吸收和減少瘢痕形成。還有研究顯示G-CSF通過(guò)增加梗死區(qū)膠原沉積調(diào)節(jié)愈合過(guò)程，進(jìn)而減少心室擴(kuò)張［12］。

G-CSF在心肌梗死中的療效在越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)研究中得到證實(shí)［3-14］，不僅能夠減小梗死面積，改善心臟功能，而且能夠增加動(dòng)物存活率。多數(shù)小型動(dòng)物的研究均顯示有良好的療效，在少數(shù)大型動(dòng)物的研究中也顯示，G-CSF有益于梗死后的心肌修復(fù)。

4 G-CSF治療心肌梗死的臨床試驗(yàn)

在早期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所獲得的良好結(jié)果的基礎(chǔ)上，G-CSF治療心肌梗死逐步進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，相繼有臨床試驗(yàn)對(duì)GCSF在心肌梗死后治療的安全性和有效性迸行了研究［15］。MAGIC試驗(yàn)是最先評(píng)價(jià)G-CSF應(yīng)用于支架患者的臨床試驗(yàn)之一［16］，然而由于其入選患者的均一性差，缺乏對(duì)照組，以及較高的支架內(nèi)再狹窄機(jī)率，其結(jié)果缺乏說(shuō)服力。Valgimigli等［17］將20名AMI患者被隨機(jī)分為G-CSF治療組及安慰劑對(duì)照組，隨訪6個(gè)月后發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，治療組心功能有所改善。在FIRSTLINE-AMI試驗(yàn)中［18］，50名ST段抬高型心肌梗死患者成功接受PCI治療1～2 h后，將其隨機(jī)分入GCSF+標(biāo)準(zhǔn)藥物治療組;與對(duì)照組相比，G-CSF治療組隨訪35 d及4個(gè)月時(shí)的梗死區(qū)室壁增厚率、室壁運(yùn)動(dòng)，在靜息狀態(tài)下及多巴酚丁胺激發(fā)試驗(yàn)中均有所改善。G-CSF治療組梗死區(qū)，在第4個(gè)月時(shí)亦表現(xiàn)出了較高的代謝活性。第6個(gè)月的冠脈造影檢查顯示，G-CSF治療組與對(duì)照組，冠脈支架內(nèi)再狹窄率沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，該試驗(yàn)觀察到的獲益在1年后的隨訪中仍然存在。

現(xiàn)有的臨床研究表明，將G-CSF用于心肌梗死后的心臟修復(fù)治療是一個(gè)極有前途的方向。但是也有研究顯示G-CSF治療沒(méi)有產(chǎn)生任何益處，甚至引起不利效應(yīng)。G-CSF治療時(shí)產(chǎn)生的副作用，包括冠狀動(dòng)脈支架內(nèi)再狹窄、復(fù)發(fā)心梗與死亡［15-16，19-20］。

5 影響G-CSF療效的因素

在多項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長(zhǎng)，G-CSF的心臟修復(fù)作用減弱。G-CSF開(kāi)始治療的時(shí)機(jī)也是一個(gè)相當(dāng)重要的因素，較多的研究提示，心肌梗死5 d后，動(dòng)員干細(xì)胞治療治療效果比較明顯［15，23-24］。給藥的途徑和劑量等也會(huì)影響治療效果，部分研究冠脈內(nèi)給藥效果優(yōu)于其他途徑［15，25］。另有研究表明G-CSF的保護(hù)作用與雌激素有部分重疊，因而可能對(duì)女性的臨床治療效果產(chǎn)生影響［15］。

6 總結(jié)與展望

G-CSF及其動(dòng)員的骨髓干細(xì)胞在AMI的治療中，是一種充滿希望的手段，具有可避免干細(xì)胞移植的復(fù)雜創(chuàng)傷性操作，而且無(wú)免疫排斥反應(yīng)，不涉及倫理道德問(wèn)題等?，F(xiàn)有的主要問(wèn)題:①采用何種動(dòng)員方案最好?②心肌梗死后哪一時(shí)間動(dòng)員效果最好?③骨髓干細(xì)胞定植并分化為心肌細(xì)胞以及血管內(nèi)皮細(xì)胞的確切機(jī)制?④干細(xì)胞動(dòng)員、移植長(zhǎng)期療效的資料?聯(lián)合細(xì)胞因子動(dòng)員與其它治療方法，進(jìn)一步提高AMI的療效，有望成為比較好的治療方向。

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