節譯:干細胞治療心肌梗死：從實驗室走向臨床

http://www.apsc.com.hk

---

節 譯 .

[Helge Mollmnn, Holger Nef, Albrecht Elsasser, et al. Heart, 2009, 95: 508-514(英文)]

急性心肌梗死（AMI）常導致充血性心力衰竭（CHF）。即使遵循指南進行藥物治療和植入自動除顫器，1年死亡率仍達13%。防止AMI后左室功能減低等并發癥仍是主要挑戰。研究表明，干細胞具有分化為心肌細胞的能力，這促進了用干細胞修復缺血損傷心肌的研究。本文就干細胞治療AMI的主要研究綜述如下：
1用哪種細胞治療心肌梗死
1.1胚胎干細胞
胚胎干（ES）細胞最原始，發展潛力最廣泛。ES細胞注入模型鼠缺損傷的心肌后，可表達心臟特異性蛋白并形成移植物。研究表明，在試管內可通過ES細胞產生功能完整的人類心肌細胞，而在動物活體內，ES細胞可改善心臟收縮功能。然而， ES細胞的永生性和多潛能性使它們的惡變潛力受到關注，倫理學和法律問題引發了對ES細胞在人體實際應用的懷疑。
1.2 成人骨髓干細胞
骨髓造血干細胞已應用于幾個心肌梗死動物模型。試驗表明，心肌內注射骨髓造血干細胞可促進心肌再生。但也有試驗發現移植細胞沒有獲得心肌細胞表型，而是發展為造血細胞表型。這引起了對造血干細胞(治療AMI)的疑問。然而研究還發現，盡管缺乏向心肌分化，但接受干細胞移植后，30天存活率卻得以改善。另外，骨髓細胞可促成梗死重塑和具有潛在有益作用的瘢痕組織的形成。
1.3 心臟干細胞
心臟干細胞注入缺血損傷的心肌后，有助于形成平滑肌細胞和內皮細胞，促進壞死區再生，改善收縮功能和心室幾何形狀。由于這類細胞來源于自體心臟，倫理學擔憂得以最小化。然而，獲取心臟組織并分離細胞的技術尚待完善。
1.4 內皮祖細胞
內皮祖（EP）細胞存在于骨髓和體循環，研究表明循環中CD34＋KDR＋（激酶插入區域受體）內皮祖細胞數量是冠心病進展和心管疾病死亡的獨立預測因素。在一個鼠類心肌梗死模型中，經遺傳學標記的骨髓EP細胞通過融入梗死邊緣區的小血管內皮促成新血管生成。試驗表明：EP細胞與心肌細胞共同培養時可分化為心肌細胞；EP細胞可轉分化為心肌細胞、內皮細胞和平滑肌細胞。這些都是EP細胞具有心肌再生作用的進一步證據。
1.5 骨骼肌細胞
骨骼肌細胞可在瘢痕內形成橫紋肌管，但不能與心肌細胞形成細胞間聯接。骨骼肌細胞取自自體，可避免倫理學和免疫學問題。另外骨骼肌細胞抗缺血能力較強，對移植入缺血區有利。然而，大多數應用骨骼肌細胞的研究是在患者植入左心室輔助裝置或CABG期間實行的，很難將有益作用單獨歸于細胞移植。骨骼肌細胞療法最明顯的缺點是具有潛在致心律失常作用，機制不明，可能與缺乏細胞間聯接有關。
2 干細胞治療如何起作用
最初的細胞治療修復心臟的假說是：新心肌細胞移入梗死區，取代壞死心肌，通過再肌化恢復心功能。但該理論已遭到質疑，首先，心肌梗死導致大量心肌細胞的喪失，但迄今尚無試驗能夠證實經細胞治療能夠產生同樣水平的再生。第二，只有少數幾個試驗提供了梗死區內移植細胞電機械激活的可信證據。
但是，臨床前試驗提供了細胞治療有益作用的強有力證據，因為再肌化似乎并不能單獨引起所發現的效應，另外一些機制可能會起到重要的作用。
2.1 弱化重塑進程
梗死后重塑會對收縮功能產生有害的影響，最終導致心衰。一項給心肌梗死模型植入胚胎心肌細胞的研究發現，盡管存活的移植心肌細胞數量非常少，但瘢痕變小，心室擴張減輕了。與之相似的是，在植入骨骼肌細胞后，盡管并未發現移植細胞對收縮力的產生起作用，但心室擴張明顯減輕了。細胞外基質（ECM）在瘢痕組織形成和梗死后重塑中起重要作用。干細胞能釋放細胞活素類來調節基質重塑。這些發現顯示了細胞治療對梗死后重塑潛在的減弱作用。
2.2 血管發生/動脈形成
干細胞誘導的供血和心肌修復有兩種不同的可能機制：首先，以局部血管增殖為特征的血管發生使局部血流增加；第二，動脈形成使流向缺血區的總血流量增加。然而，干細胞對血管生長直接起作用的報告受到了一些實驗結果的挑戰，這些結果表明BM細胞并不能融入生成的脈管系統，而是通過旁分泌作用間接影響動脈形成。
2.3 旁分泌作用
干細胞釋放的細胞活素類物質能使心肌梗死鼠的心臟毛細血管密度增加，心功能改善和梗死面積縮小。但目前對旁分泌作用的了解尚不十分透徹，值得進一步研究。
2.4 心臟固有干細胞促進修復
多個不同研究獨立報道了心臟固有干細胞的存在。雖然這些細胞在心肌梗死后表現為心臟樣細胞表型，但心梗后并未發生顯著的具有活力和功能的完整心肌細胞的再生。然而，最合乎需要的是這些細胞的再生力對治療的促進作用。雖然我們可以推測移植某種細胞型是否可以影響心臟固有干細胞的動員和分化，但目前這種作用沒有實驗證據。
2.5 細胞融合
宿主細胞和移植細胞的融合可能產生細胞內容物的轉導，包括遺傳物質從移植物到宿主細胞的轉導。這種現象發現于BM細胞移植，移植后，骨髓細胞與心肌細胞產生了融合。然而，這些融合事件只是偶然的，似乎不能產生心臟性能的再生作用。
3 如何將細胞遞送到心臟
幾種不同的方法可將干細胞遞送至損傷的心肌，包括：應用粒細胞集落刺激因子（G-GSF）動員內源性干細胞，增加循環細胞定植于梗死區的數量；以導管為基礎的細胞遞送技術，包括冠脈內移植和經心內膜注射；直接心肌內注射細胞。
4 從實驗室走向臨床
動物試驗獲得的有希望的結果促進了早期非隨機的人體試驗，目前已有約40項非隨機試驗結果發布，大多得出了積極的結果。這些報告使人們對隨機試驗產生了高度預期。下面討論5個有代表性的試驗。
4.1 心肌梗死后骨骼肌細胞移植
MAGIC試驗是第一個針對心肌梗死后左室功能不全并需冠脈手術者進行肌細胞移植的隨機安劑對照試驗。細胞移植沒有改善心功能，反而增加心律失常的次數。該試由于安全監測數據不佳而提前結束。
4.2 心肌梗死后骨髓細胞移植
BOOST試驗對進行了經皮再灌注的持續ST段抬高心肌梗死(STEMI)患者冠脈內移植自體BM細胞。與對照組相比，接受干細胞治療組在6個月時心功能改善6%，梗死面積趨于縮小。但左室功能改善在隨訪18個月后沒有持續存在。這提高了對BM細胞移植并不能轉化為持續的心肌修復的關注程度。
ASTAMI試驗有相似的設計。BM細胞治療沒有改變左室功能、梗死面積或瘢痕組織重塑。
REPAIR-AMI試驗是目前干細胞移植領域最大的一項試驗。細胞移植4個月后左室射血分數增加了2.5%， 1年時，死亡、再發心肌梗死和再血管化等的聯合終點減少。有趣的是，基線心室功能和BM細胞移植的有益作用呈負相關。
LEUVEN-AMI試驗在STEMI成功PCI 當日進行BM細胞移植。與對照組相比，BM細胞移植可顯著減小梗死面積，更好地恢復局部收縮功能。然而，左室功能在4個月后卻無顯著差異。
除了這四項里程式碑式的試驗，目前自體BM細胞移植領域公布的小型試驗有大約20項。在進行過的多個meta分析中最全面的一項是AMI后BM細胞的影響分析。主要發現是干細胞治療能使左室功能改善2.99%， 損傷面積縮減小3.55%。如此小的改善是否具有臨床意義仍是一個重要問題。但是，許多在心梗后有挽救生命的循證醫學證據的干預措施，包括用ß阻滯劑和血管緊張素轉化酶抑制劑治療，也只是提供了使左室功能中度的然而卻是有臨床意義的改善。
5 結論
早期動物試驗報告了AMI后干細胞治療非常有希望的結果，就是可使損傷心肌強力再肌化。主要機制不明。另外，干細胞在多大程度上有助心肌修復存在爭論。這種認知不足催生了現有的臨床試驗。而這些試驗只能部分復制動物試驗的結果。因此需進行進一步的基礎研究以闡明不同干細胞主要的再生特性，并開發應用于臨床的有希望的方法。判定應用各種方法時死亡率的區別以及尋找最有益方法的臨床試驗迫切需要得到授權，以回答一個關鍵問題：干細胞移植是否會最終加入到AMI的標準治療庫中，從而降低死亡率，改善生活質量。

  Tag: 臍帶血| 臍帶| 臍帶幹細胞| 脂肪幹細胞| 胎盤幹細胞| 羊胎水| 抗衰老|