骨骼肌肌母細(xì)胞臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展

張立魁 綜述， 劉中民 審校

(同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院心臟外科，上海 200120)

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·綜 述·

骨骼肌肌母細(xì)胞臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展

張立魁 綜述， 劉中民 審校

(同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院心臟外科，上海 200120)

本文綜述了骨骼肌肌母細(xì)胞移植的歷史和臨床研究進(jìn)展。骨骼肌肌母細(xì)胞在治療遺傳性肌肉疾病、缺血性心臟病方面作用突出，但在進(jìn)一步臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，移植后存在肌母細(xì)胞損失率高，遷移率低，導(dǎo)致心律失常等不足。除此之外，人類肌母細(xì)胞基因移植在治療糖尿病、癌癥等方面有獨(dú)特的優(yōu)勢?？偟膩碚f，骨骼肌肌母細(xì)胞移植應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，但目前在改善心肌缺血，治療肌肉營養(yǎng)不良等疾病方面各有利弊，期待更綜合的研究攻破移植的限制，從而有效指導(dǎo)臨床細(xì)胞治療。

骨骼肌肌母細(xì)胞移植； 肌肉疾??； 缺血性心臟病； 基因移植； 細(xì)胞治療

1 概 述

骨骼肌肌母細(xì)胞位于基膜和肌膜之間[1-2]，在肌肉損傷時能增生分化成新的肌纖維，不但是人體內(nèi)具有天然融合功能的細(xì)胞[3-4]，還有如下特點(diǎn)[5]： (1) 肌 肉活檢取材較容易[6]，且便于辨認(rèn)；(2) 體外培養(yǎng)條件下增殖潛能高，并能維持未分化狀態(tài)；(3) 耐受缺氧缺血環(huán)境[7-8]；(4) 移植后致癌率低，不涉及倫理問題；(5) 易于注射或經(jīng)冠脈內(nèi)輸注到損失心肌部位。起初肌母細(xì)胞用于研究治療肌肉遺傳性和營養(yǎng)不良性疾病，隨后應(yīng)用于心力衰竭的動物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中。很快以歐美為中心的動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)肌母細(xì)胞移植能夠有限恢復(fù)心肌組織結(jié)構(gòu)，改善心室功能，但移植有效性和安全性備受關(guān)注。2004年肌母細(xì)胞應(yīng)用于Ⅱ型糖尿病患者和抗衰老美容治療也獲得療效。本研究從肌母細(xì)胞移植在肌肉遺傳性疾病、缺血性心臟病和其他系統(tǒng)疾病修復(fù)中的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對移植存在的問題和未來的前景進(jìn)行綜述。

2 肌母細(xì)胞移植的歷史和肌肉相關(guān)疾病的應(yīng)用

通過肌母細(xì)胞移植治療技術(shù)(myoblasts transplantation therapy， MTT)，肌母細(xì)胞應(yīng)用于某些遺傳性肌病的基因治療，如杜興氏肌營養(yǎng)不良癥(duchenne muscular dystrophy， DMD)。DMD患者體內(nèi)缺乏“dystrophy”蛋白，使得骨骼肌、心肌、平滑肌甚至腦中神經(jīng)細(xì)胞的膜骨架蛋白不穩(wěn)定，目前尚無有效的治療藥物和方法。20世紀(jì)90年代，Peter等在美國，加拿大，意大利都對DMD患兒進(jìn)行了肌母細(xì)胞移植治療[9-13]，大多數(shù)患者肌力得到改善。通過人類組織相容性抗原(HLA-Ⅰ，Ⅱ)配型，異體捐贈肌母細(xì)胞移植后[12-14]，患者肌肉組織中檢測到供體肌母細(xì)胞和正常肌纖維的存在，證實(shí)了肌母細(xì)胞移植的可行性，成為該基因遺傳缺陷病的主要治療方法。早期的臨床研究結(jié)果令人振奮，但同時認(rèn)識到供體年齡影響肌母細(xì)胞增生能力，移植后肌母細(xì)胞流失率高、遷移能力差等[10，14-16]，這阻礙了移植的進(jìn)一步進(jìn)展。

骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞集團(tuán)分離得到的肌源性干細(xì)胞[17]，及間充質(zhì)干細(xì)胞[18]都為肌母細(xì)胞治療肌肉損傷相關(guān)疾病創(chuàng)造了可能。目前有研究輔以肌源性干細(xì)胞合成高分子細(xì)胞外基質(zhì)[19]，必要的生長因子[20，21]，可有效改善肌肉損傷疾病，為肌肉營養(yǎng)不良患者帶來福音。

3 心臟相關(guān)疾病的應(yīng)用和進(jìn)展

骨骼肌母細(xì)胞治療肌肉損傷疾病的研究始于40年前。近15年，開始用于治療缺血性心臟病。經(jīng)過動物實(shí)驗(yàn)的反復(fù)摸索，包括模型構(gòu)建[22]，肌母細(xì)胞旁分泌機(jī)制挖掘[23]，基因工程修飾[24]，移植方法改進(jìn)[25]，初步證實(shí)肌母細(xì)胞移植安全性和有效性后，(Philippe Menasché等2001年)報道臨床得到應(yīng)用并開展了Ⅰ期臨床試驗(yàn)[26-27]，10例患者平均隨訪10.9個月，按照紐約心臟協(xié)會心功能分級，從治療前的2.7±0.2改善到1.6±0.1，(P≤0.0001)；射血分?jǐn)?shù)從治療前的(24±1)%改善到(32±1)%(P≤0.02)，無運(yùn)動的梗死部位的心室階段出現(xiàn)了新的收縮，同樣表明移植治療有助于心臟功能恢復(fù)。其中4例患者出現(xiàn)了室性心動過速，使用植入式心臟除顫器(ICD)治療，結(jié)果仍需臨床隨機(jī)對照試驗(yàn)的印證[27]。之后(Philippe Menasché等2003年)再有報道關(guān)于冠狀動脈搭橋術(shù)同時進(jìn)行自體骨骼肌肌母細(xì)胞移植，結(jié)果證實(shí)左室功能得到了增加[28]，改善了左室心肌重塑[29-30]，肌母細(xì)胞移植后在心肌中存活?；谇捌谠囼?yàn)中均為患者行肌母細(xì)胞注射治同時行血流重建，治療效果的有效性難以區(qū)別，所以移植獨(dú)立治療研究尤為重要。Ⅰ期臨床試驗(yàn)通過自體骨骼肌肌母細(xì)胞移植，雖然改善重度心力衰竭癥狀和心功能結(jié)果比較肯定，但在以下方面仍需考慮和改進(jìn)： (1) 尚未研究確定產(chǎn)生療效最佳移植細(xì)胞量且移植后肌母細(xì)胞的丟失量[32]；(2) 對照組缺乏，無法明確同時進(jìn)行的冠狀動脈搭橋術(shù)對心功能的改善作用及基礎(chǔ)缺血性心肌病誘發(fā)心律失常狀態(tài)；(3) 研究小組細(xì)胞培養(yǎng)方法和心功能改善評價方法缺乏固定的標(biāo)準(zhǔn)；(4) 試驗(yàn)樣本量少，缺少足夠的統(tǒng)計學(xué)依據(jù)。

為克服這些問題，并進(jìn)一步評估骨骼肌肌母細(xì)胞移植的有效性和安全性，2008年歐洲和北美進(jìn)行Myoblast Autologous Grafting In Ischemic Cardio-myopathy(MAGIC)的Ⅱ期臨床多中心、安慰劑對照、隨機(jī)、三方控制、雙盲研究。患者納入標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括： 心功能不全(射血分?jǐn)?shù)≤35%)；心肌梗死；具備行冠狀動脈旁路移植術(shù)(CABG)適應(yīng)證。分布于各地區(qū)97名患者納入標(biāo)準(zhǔn)，分成3組(高劑量組30例8×108、低劑量組33例4×104和對照組34例)，均行CABG并植入ICD，同時注射自體骨骼肌肌母細(xì)胞。術(shù)后隨訪6個月，結(jié)果令人大失所望，揭示骨骼肌肌母細(xì)胞移植合并冠脈動脈旁路移植術(shù)并未改善左心室功能，且高低劑量組術(shù)后早期心律失常率增加[30]。

肌母細(xì)胞移植除外科手術(shù)中輔助注射外，Smits嘗試通過導(dǎo)管進(jìn)行肌母細(xì)胞輸注治療缺血性心臟病，但因研究小組使用細(xì)胞移植方法的差異，樣本數(shù)量少，細(xì)胞純度和質(zhì)量問題，評估方法不同而告終；Povsic借助于導(dǎo)管在心肌梗死區(qū)域精準(zhǔn)注射骨骼肌肌母細(xì)胞，試驗(yàn)中出現(xiàn)了由于注射誘發(fā)的室性心動過速，給予控制，心功能亦有改善趨勢[31]?？傊蠖鄶?shù)Ⅰ期臨床試驗(yàn)取得喜人的結(jié)果，但目前為止最大的研究(MAGIC試驗(yàn))未能證實(shí)這些發(fā)現(xiàn)。值得注意的是試驗(yàn)建立在行冠狀動脈旁路移植術(shù)(CABG)或左心輔助裝置(LVAD)中結(jié)合注射，很難單獨(dú)觀察肌母細(xì)胞對左心功能的影響與重塑。再加心律失常的風(fēng)險和其它干細(xì)胞技術(shù)的涌現(xiàn)[32-34]，臨床試驗(yàn)舉步維艱。國內(nèi)關(guān)于肌母細(xì)胞移植治療缺血性心臟病臨床試驗(yàn)?zāi)壳吧形磮蟮?。目前試?yàn)中的問題如： 心律失常；肌母細(xì)胞損失率；肌母細(xì)胞的增生能力?；A(chǔ)動物試驗(yàn)轉(zhuǎn)向肌母細(xì)胞旁分泌機(jī)制，利用1-磷酸-鞘氨醇[35]、結(jié)合素[36]以及基因修飾[37]等調(diào)控肌母細(xì)胞代謝微環(huán)境改善心功能初有成效，試圖打破瓶頸煥發(fā)肌母細(xì)胞移植治療缺血性心臟病的前景。

4 其他相關(guān)疾病的應(yīng)用

肌母細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子(TNF-α)抑制前列腺癌的生長和轉(zhuǎn)移，這間接印證了肌母細(xì)胞治療技術(shù)在癌癥方面應(yīng)用的有效性，相信不遠(yuǎn)的未來肌母細(xì)胞移植可以進(jìn)入臨床用以延緩實(shí)體癌的細(xì)胞治療[38]。

多數(shù)Ⅱ型糖尿病是因患者骨骼肌中缺乏GLUT4/IRAP基因組而導(dǎo)致血糖高。注射肌母細(xì)胞在患者骨骼肌內(nèi)，修補(bǔ)患病細(xì)胞的基因組遺傳缺陷，這樣患者表現(xiàn)出與捐獻(xiàn)者一樣正常的胰島素受體功能。2004年P(guān)eter等首創(chuàng)肌母細(xì)胞治療Ⅱ型糖尿病，目前肌母細(xì)胞基因移植治療糖尿病動物實(shí)驗(yàn)取得了良好效果[39]，并進(jìn)入Ⅰ期臨床試驗(yàn)。

相比于間充質(zhì)干細(xì)胞，肌母細(xì)胞體積小，無致瘤，肌母細(xì)胞用來肌膚美容。目前研究完全由純的人肌母細(xì)胞構(gòu)成生物活性的新皮膚層，此技術(shù)可以消除掉原肌膚的瑕疵，并進(jìn)行了最初的人體試驗(yàn)，取得了理想的效果。

5 展 望

肌母細(xì)胞移植治療缺血性心臟病要實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化治療，必須解決移植弊端。與單劑量相比，重復(fù)移植肌母細(xì)胞可增加左室射血分?jǐn)?shù)[40]，相比心肌間注射，骨骼肌肌母細(xì)胞體外構(gòu)建膜狀組織，移植心外膜表面，可減少注射引起的心律失常，增加血管生成[41]。另外，肌母細(xì)胞移植治療各系統(tǒng)疾病，基礎(chǔ)科學(xué)家如發(fā)育生物學(xué)家、遺傳學(xué)家該與臨床醫(yī)生應(yīng)緊密合作，共同攻克移植難題。肌母細(xì)胞通過分泌腫瘤壞死因子(TNF-α)抑制癌癥進(jìn)展，或許未來研究肌母細(xì)胞通過旁分泌[42]調(diào)控心肌梗死后炎癥反應(yīng)也將有所報道。

隨著人類傳染病的減少，自身細(xì)胞、組織或器官壞死而導(dǎo)致的疾病增多，僅依靠手術(shù)和藥物是不足以解決的[43]。21世紀(jì)是細(xì)胞治療的時代，在我國建立一系列肌母細(xì)胞臨床治療方法和標(biāo)準(zhǔn)，形成肌母細(xì)胞臨床應(yīng)用新技術(shù)，對于提高疾病的治療水平，具有極大的發(fā)展空間。

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Progress on clinical application of skeletal myoblasts

ZHANGLi-kui，LIUZhong-min

(Dept. of Cardiac Surgery， East Hospital， Tongji University， Shanghai 200120， China)

This article reviews the history and research progress of myoblast transplantation in clinical application. Skeletal myoblast transplantation has been used to treat hereditary muscle diseases and ischemic heart diseases； however， the complications of arrhythmia， the low survival and migration rate after transplantation inhibited its further clinical application. Human myoblast gene transplantation has the advantages in treatment of diabetes， cancer， and other diseases. Skeletal myoblast transplantation embraces huge potential in clinical applications， which also has benefits and risks in improving myocardial ischemia and treating muscle malnutrition. Ii is expected that more comprehensive researches would be conducted to break through its limitations in near future， so as to be effectively used in clinical cell therapy.

skeletal myoblast transplantation； muscle diseases； ischemic heart diseases； gene transplantation； cell therapy

10.16118/j.1008-0392.2016.06.026

2016-05-04

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(81370433)

張立魁(1989—)，男，碩士研究生.E-mail： zhang.likui@#edu.cn

劉中民.E-mail： zhanzz@#edu.cn

R 542.2

A

1008-0392(2016)06-0131-05