干細(xì)胞治療擴(kuò)張型心肌病的研究進(jìn)展

余 豪，應(yīng)樂倩，俞楷博，楊 棟，張邢煒,

(1.杭州師范大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310036； 2.杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院 心內(nèi)科，浙江 杭州310015)

擴(kuò)張型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一類以左心室或雙心室擴(kuò)大伴收縮功能減退為特征的心肌病，目前尚缺乏特異的治療方法，內(nèi)科治療仍以治療心力衰竭為主，預(yù)后較差。近年來，通過干細(xì)胞補(bǔ)充損傷壞死的心肌細(xì)胞來治療DCM成為研究熱點(diǎn)。干細(xì)胞是形成機(jī)體各種組織器官的起源細(xì)胞，具有自我更新和多向分化的功能，按發(fā)育階段和是否具有分化全能性可分為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells，ESCs)和成體干細(xì)胞兩大類，其中成體干細(xì)胞為多種組織和器官中存在的少量干細(xì)胞，如間充質(zhì)干細(xì)胞[1]、造血干細(xì)胞等。

1 干細(xì)胞治療DCM進(jìn)展

1.1 治療可能機(jī)理 干細(xì)胞治療能改善心臟功能的可能原因?yàn)楦杉?xì)胞遷移到肌肉損傷部位參與損傷肌肉的修復(fù)及血管的再生；促進(jìn)宿主細(xì)胞分泌促進(jìn)血管生成的細(xì)胞因子；改善宿主心臟局部結(jié)構(gòu)。干細(xì)胞發(fā)揮治療效應(yīng)的機(jī)制主要有三種：分化[2-3]、旁分泌效應(yīng)[4-5]、細(xì)胞間融合[6]，其中旁分泌效應(yīng)目前被認(rèn)為是干細(xì)胞發(fā)揮治療效應(yīng)的首要機(jī)制[7]。用作治療的干細(xì)胞分泌一系列細(xì)胞因子，如生長因子、趨化因子等促進(jìn)組織特異性干細(xì)胞的分化，促進(jìn)新生血管的生成。

1.2 胚胎干細(xì)胞治療DCM 胚胎干細(xì)胞來源于早期胚胎組織，具有多向分化和高度自我更新潛能，能向三個(gè)胚層中幾乎所有類型的細(xì)胞分化，是一種全能干細(xì)胞。Baba等[8]利用ESCs分化的Flk1+細(xì)胞可在體外有效轉(zhuǎn)化為收縮性心肌細(xì)胞，將分選的Flk1+細(xì)胞移植到DCM模型小鼠心臟中，發(fā)現(xiàn)其在體內(nèi)分化表達(dá)心臟標(biāo)志物，并具有間隙連接且能產(chǎn)生心室動(dòng)作電位。而Catelain等[9]將ESCs移植入具有漸進(jìn)性和致命性DCM的小鼠心肌中，發(fā)現(xiàn)移植后小鼠心臟中未發(fā)現(xiàn)移植的ESCs及其分化細(xì)胞。Rupp等[10]診治1例2歲的DCM患者，經(jīng)常規(guī)治療無效后選擇干細(xì)胞移植，通過冠狀動(dòng)脈內(nèi)注射患者自體骨髓祖細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)從干細(xì)胞治療1個(gè)月時(shí)的24%增加到治療3個(gè)月時(shí)的41%，治療6個(gè)月時(shí)為45%；腦鈉肽值從787 pg/mL降至191 pg/mL。Bergmane等[11]在7例患兒心肌內(nèi)植入骨髓來源的祖細(xì)胞，平均基礎(chǔ)LVEF為33.5%，6個(gè)月后 LVEF增加達(dá)54%，1年后達(dá)到54.5%；左心室舒張末期容積(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)平均下降13.05%；未觀察到副作用或心律失常等其他主要不良心腦血管事件(major adverse cardiac and cerebral vascular events, MACCE)，或許可以成為小兒DCM的常規(guī)治療手段。

1.3 骨髓干細(xì)胞治療DCM 骨髓干細(xì)胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是骨髓中存在的一類具有自我復(fù)制能力的多分化潛能的成體干細(xì)胞。近年來，臨床做了大量的研究篩選合適的骨髓干細(xì)胞用于DCM移植，Hare等[12]將37 例DCM患者隨機(jī)分配為兩組，分別接受經(jīng)心內(nèi)膜自體/同種異體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)移植，對(duì)治療前后左心室射血分?jǐn)?shù)、明尼蘇達(dá)州心力衰竭問卷調(diào)查表、6分鐘步行實(shí)驗(yàn)(6 minute walking test, 6MWT)、主要不良心腦血管事件和免疫生物標(biāo)志物進(jìn)行分析，結(jié)果顯示兩組均較治療前有改善，且同種異體組治療效果優(yōu)于自體組。Mushtaq等[13]將36 例非缺血性DCM患者隨機(jī)分為兩組，分別接受通過NOGA注射導(dǎo)管系統(tǒng)經(jīng)心內(nèi)給予自體/同種異體人BMSCs，結(jié)果顯示同種異體BMSCs更為優(yōu)選。Xiao等[14]將53 例LVEF減少(<40%)的DCM患者隨機(jī)分為骨髓單核細(xì)胞(bone marrow mononuclear cell，BMMC)組、BMSC組以及對(duì)照組(等體積生理鹽水)，在3個(gè)月的隨訪中，BMSC組LVEF、紐約心臟病協(xié)會(huì)(New York Heart Association，NYHA)心功能分級(jí)和心肌灌注顯著改善；BMMC組LVEF和NYHA心功能分級(jí)與對(duì)照組相比有顯著性差異，但左心室舒張末期內(nèi)徑(left ventricular end-diastolic dimension，LVEDd)與對(duì)照組相比無顯著差異。

1.4 CD34+干細(xì)胞治療DCM CD34+細(xì)胞在功能和特性上與BMMC類似，可最終分化為心肌細(xì)胞，促進(jìn)造血祖細(xì)胞增殖。另外，CD34+細(xì)胞可通過結(jié)合L-選擇素而增加調(diào)節(jié)性淋巴細(xì)胞對(duì)血管內(nèi)皮的粘附，增強(qiáng)心肌新生的能力。Bervar等[15]對(duì)38 例非缺血性DCM患者進(jìn)行心內(nèi)膜CD34+細(xì)胞移植，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其可改善該組患者的舒張功能。Vrtovec等[16]將55 例DCM患者隨機(jī)分為經(jīng)冠脈內(nèi)CD34+移植(移植組)和未接受干細(xì)胞治療(對(duì)照組)，發(fā)現(xiàn)移植組改善了心室重構(gòu)、獲得了更好的運(yùn)動(dòng)耐力和潛在地改善了患者的生存。Lezaic等[17]對(duì)21 例非缺血性DCM患者經(jīng)冠脈內(nèi)移植CD34+細(xì)胞，研究表明治療可改善非缺血性DCM患者心肌灌注，其反應(yīng)性與基線時(shí)心肌灌注損傷程度成反比。

1.5 人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells，UCB-MSCs)治療DCM 臍帶血中含有大量非造血干細(xì)胞，此類干細(xì)胞很少表達(dá)人類白細(xì)胞抗原Ⅱ類抗原且免疫原性低，減少了出現(xiàn)排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。Gong等[18]將培養(yǎng)的UCB-MSCs移植到cTnTR141W轉(zhuǎn)基因DCM小鼠中，發(fā)現(xiàn)小鼠心室擴(kuò)張和收縮障礙得到改善，心肌細(xì)胞凋亡、纖維化及胞質(zhì)空泡化減輕，且移植心臟中VEGF和IGF-1的水平升高。

1.6 Ixmyelocel-T治療DCM Ixmyelocel-T是患者自體骨髓通過選擇性擴(kuò)增兩種關(guān)鍵類型的骨髓單核細(xì)胞(CD90+間充質(zhì)干細(xì)胞和CD45+CD14+自身熒光+活化巨噬細(xì)胞)的多細(xì)胞療法，用于組織修復(fù)和再生。Patel等[19]將126 例由于缺血性DCM引起的NYHA分級(jí)III級(jí)或IV級(jí)癥狀性心力衰竭患者隨機(jī)分為兩組，分別接受經(jīng)導(dǎo)管的心內(nèi)膜注射ixmyelocel-T和安慰劑，發(fā)現(xiàn)兩組左心室收縮末期容積(left ventricular end-systolic volume，LVESV)和LVEDV或LVEF均無明顯變化，左心室腔尺寸無明顯改變。而Henry等[20]發(fā)現(xiàn)使用ixmyelocel-T的心肌內(nèi)注射可減少主要的MACCE，改善缺血性DCM患者的癥狀。Bartel等[21]的研究支持ixmyelocel-T擁有有效且安全治療缺血性心血管適應(yīng)癥(包括關(guān)鍵肢體缺血)和DCM嚴(yán)重心力衰竭的潛力。

2 干細(xì)胞治療DCM的移植方法

目前臨床用于治療DCM的干細(xì)胞移植方法主要有冠脈內(nèi)注射、心肌內(nèi)注射和經(jīng)靜脈注射等(見表1)。這些移植途徑都可以使干細(xì)胞移植歸巢至損傷的心肌組織, 但是又各有利弊。

表1 干細(xì)胞治療擴(kuò)張型心肌病的移植方法

3 展望

干細(xì)胞治療中，骨髓干細(xì)胞自體采集后體外擴(kuò)增可減少免疫排斥反應(yīng)，在一定條件下可誘導(dǎo)分化為心肌樣細(xì)胞，與宿主心肌細(xì)胞之間形成有效的耦聯(lián)；同時(shí)可避免胚胎干細(xì)胞研究所面臨的倫理問題；因此骨髓干細(xì)胞具有巨大的增殖潛力，可能是用于臨床DCM細(xì)胞治療的最佳種子細(xì)胞類型[14]。BMMC整合了幾乎所有類型骨髓干細(xì)胞的特征，是臨床中研究和使用最多的細(xì)胞類型。目前，胚胎干細(xì)胞與人臍血間充質(zhì)干細(xì)胞應(yīng)用于臨床的相關(guān)研究較少，有研究提示其對(duì)治療DCM有一定的促進(jìn)作用[18]。在干細(xì)胞治療DCM的眾多移植方法中，以經(jīng)靜脈注射最為方便且安全，但需進(jìn)一步研究使外周血干細(xì)胞定向遷移至心肌。干細(xì)胞治療面臨的另一挑戰(zhàn)是潛在的免疫細(xì)胞排斥反應(yīng)，Hare等[22]首次研究同種異體和自體MSCs治療的安全性和療效，發(fā)現(xiàn)同種異體MSCs可以減少心室重塑、改善患者心功能和生活質(zhì)量。

干細(xì)胞治療DCM從動(dòng)物模型到成人臨床試驗(yàn)，再發(fā)展到治療小兒DCM，干細(xì)胞治療作為一種嶄新的療法，為DCM治療提供了新的方向。未來的研究方向可以嘗試從新生兒期預(yù)防DCM，并從DCM相關(guān)遺傳基因著手進(jìn)行早期干預(yù)治療。干細(xì)胞治療DCM目前仍處于探索階段，尚未有大規(guī)模、多中心、長期隨機(jī)對(duì)照結(jié)果，且治療中尚存許多問題，如輸入體內(nèi)的干細(xì)胞在心肌的“歸巢”、整合、分化、損傷修復(fù)以及不良反應(yīng)等，仍有待進(jìn)一步研究。