干細(xì)胞療法治療心力衰竭的研究進(jìn)展

黃緯凌 楊 俊 楊 簡(jiǎn) 楊 英

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科 三峽大學(xué)心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

干細(xì)胞療法治療心力衰竭的研究進(jìn)展

黃緯凌 楊 俊 楊 簡(jiǎn) 楊 英

(三峽大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院心內(nèi)科 三峽大學(xué)心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

間充質(zhì)干細(xì)胞;心力衰竭;間充質(zhì)前體細(xì)胞

盡管目前在心力衰竭(HF)的治療有很大進(jìn)展，然而由于HF患者的5年死亡率依舊超過(guò)50%，使其已經(jīng)成為比癌癥更致命的疾病〔1〕。過(guò)去的10年中，干細(xì)胞移植已成為一種在急性或慢性缺血性心肌病的治療中極有前途的方法。多種類型的干細(xì)胞已被用于臨床前動(dòng)物模型和人類在修復(fù)因HF損傷的心肌細(xì)胞中〔2〕。本文總結(jié)了目前臨床進(jìn)行的圍繞干細(xì)胞治療HF的臨床研究進(jìn)展，包括骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)、骨髓間質(zhì)前體細(xì)胞(MPC)以及ixmyelocel-T治療HF的作用及其機(jī)制，并對(duì)干細(xì)胞作為一種治療HF的新藥在前期臨床試驗(yàn)中的結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)單綜述。

1 干細(xì)胞在心肌細(xì)胞內(nèi)作用機(jī)制

心臟修復(fù)過(guò)程目前有兩個(gè)理論：①損傷后的心肌細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期開(kāi)始增殖、壞死組織的再生與修復(fù)；②某些內(nèi)源性心肌干細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥因子分泌或調(diào)節(jié)自分泌起效。上述兩種機(jī)制可能共同參與了心臟細(xì)胞再生〔3〕。MSC的調(diào)節(jié)作用是靠T細(xì)胞和其他細(xì)胞的免疫系統(tǒng)，如樹(shù)突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞相互作用的過(guò)程。MSC釋放可溶性腫瘤壞死因子I(sTNFRI)抑制了凋亡信號(hào)通路在體內(nèi)心肌細(xì)胞的激活，敲除TNF基因會(huì)阻斷MSC的抑制效應(yīng)而激活病理過(guò)程，這解釋了為什么會(huì)發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子(TNF)在健康的心臟濃度顯著增高〔4〕。MSC是一種成體干細(xì)胞，它兼具再生及抗炎作用，關(guān)于它是否是能有效分化成非中胚層細(xì)胞，如少突膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞是有爭(zhēng)議的〔5〕。目前尚無(wú)研究表明MSC具有顯著的分化能力。當(dāng)靜脈注射MSC時(shí)干細(xì)胞并沒(méi)有像預(yù)期那樣抵達(dá)心臟組織內(nèi)發(fā)揮作用，即使當(dāng)MSC在急性心肌梗死后經(jīng)冠狀動(dòng)脈給藥，也只有6%的注入的細(xì)胞保持在心肌缺血部位，說(shuō)明MSC很可能是通過(guò)旁分泌的方式改善心臟功能〔6〕。臨床試驗(yàn)主要是利用MSC跨異基因屏障的能力定點(diǎn)到炎癥部位。MSC還可以通過(guò)修改抑制促使炎癥發(fā)生的細(xì)胞因子TNF-α、干擾素(IFN)-γ和增加抑制性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(IL)-10的表達(dá)影響心臟修復(fù)〔7〕。

2 干細(xì)胞治療HF的臨床應(yīng)用

2.1 MSC治療HF臨床進(jìn)展 Bolli等〔8〕早在2011年對(duì)138例左心室射血分?jǐn)?shù)<40%的HF患者進(jìn)行試驗(yàn)性治療發(fā)現(xiàn)，冠狀動(dòng)脈內(nèi)注入干細(xì)胞可以有效改善左心室收縮功能，且在改善HF患者遠(yuǎn)期預(yù)后療效極佳。隨后在Heldman等〔9〕的一項(xiàng)對(duì)HF患者心肌內(nèi)進(jìn)行MSC注射安全性探討的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給予19例患者M(jìn)SC注射后沒(méi)有出現(xiàn)治療30 d以內(nèi)的嚴(yán)重不良事件。1年以內(nèi)的嚴(yán)重不良事件發(fā)生率為31.6%，明顯低于對(duì)照組的38.1%，而且MSC注射到心肌內(nèi)顯著減少心肌細(xì)胞死亡(P=0.004)。然而MSC注射治療并未降低患者1年內(nèi)的再入院率(P=0.85)。Bartunek 等〔10〕也發(fā)現(xiàn)，MSC療法在不產(chǎn)生心肌毒性的情況下顯著提高左室射血分?jǐn)?shù)〔(27.5±1.0)% vs (34.5±1.1)%，P<0.000 1〕；減少收縮末期容積(P<0.001)。增加6 min步行實(shí)驗(yàn)距離(P<0.01)；顯著改善患者NYHA分級(jí)及生活質(zhì)量。Mathiasen 等〔11〕對(duì)55例(37 例MSC與18例安慰劑)的重度HF患者完成了為期6個(gè)月的隨訪后發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月內(nèi)左心室收縮末期容積(LVESV)在MSC組降低7.6%(P=0.001)，每搏輸出量增加(P<0.000 1)，但6 min步行試驗(yàn)的距離兩組間無(wú)明顯差異。不僅如此，給予MSC治療后的患者中有6例(15%)因?yàn)樾乃ゼ又卦偃朐?，較對(duì)照組高。出現(xiàn)這一差異可能原因是，6 min步行實(shí)驗(yàn)是患者根據(jù)自己可以承受的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷來(lái)決定，并不是最大運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，這一結(jié)果可能受患者主觀因素影響出現(xiàn)偏倚，兩項(xiàng)臨床實(shí)驗(yàn)均出現(xiàn)治療后HF癥狀加重再入院可能與不是個(gè)體化給藥劑量導(dǎo)致藥物濃度低于患者需求引起心功能惡化有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF)-β1可促進(jìn)大鼠MSC向心肌表達(dá)，心肌內(nèi)注入TGF-β1-MSC明顯改善HF大鼠的心功能，不僅如此，TGF-β1還可以縮小心臟瘢痕組織面積。低濃度TGF-β1對(duì)MSC有協(xié)同作用，高濃度表現(xiàn)為抑制，其與MSC聯(lián)合應(yīng)用于HF患者治療可能有廣泛前景，有待下一階段臨床試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)〔12〕。Askar等〔13〕將人的MSC細(xì)胞移植到小鼠的心肌細(xì)胞中進(jìn)行電生理研究發(fā)現(xiàn)，增加MSC劑量會(huì)顯著導(dǎo)致去極化的傳導(dǎo)速度減慢(P<0.05)，這一過(guò)程可能促進(jìn)心律失常發(fā)生，而有害影響的程度取決于MSC的劑量和分布格局。該研究認(rèn)為應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)心肌細(xì)胞移植的潛在不利影響，但到目前為止，圍繞MSC的相關(guān)臨床試驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)致嚴(yán)重惡性心律失常的事件發(fā)生。

2.2 MPC治療HF臨床進(jìn)展 Ascheim等〔14〕給30例HF患者注射MPC后發(fā)現(xiàn)早期MPC心內(nèi)膜注射可能有比MSC更好的臨床效果，因?yàn)镸PCs分泌大量相關(guān)的生長(zhǎng)因子和血管生成因子，如基質(zhì)細(xì)胞衍生因子、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子。結(jié)果顯示，無(wú)論是在90 d還是1年后不良心血管事件發(fā)生的概率均未降低(P=0.96)，作者認(rèn)為出現(xiàn)這一現(xiàn)象的可能原因是劑量不夠或樣本量過(guò)小。隨后進(jìn)行的二期臨床研究〔15〕，納入60例HF患者，實(shí)驗(yàn)組給予MPC心內(nèi)膜注射治療，患者主要心臟不良事件(MACE)明顯低于對(duì)照組(22% vs 33%)，其中實(shí)驗(yàn)組患者死亡率(4.4% vs 20%)較對(duì)照組也有明顯降低。

2.3 Ixmyelocel-T治療HF臨床進(jìn)展 ixmyelocel-T是由包括巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和MSC的細(xì)胞混合物組成。ixmyelocel-T刺激血管生成因子分泌，增強(qiáng)心肌細(xì)胞的遷移、增殖和血管形成〔16〕。因?yàn)樗且粋€(gè)混合的細(xì)胞治療，ixmyelocel-T被認(rèn)為比起單細(xì)胞治療具有更強(qiáng)的生物活性，包括組織重塑、免疫調(diào)節(jié)、血管生成及內(nèi)皮保護(hù)作用〔17〕。臨床前期的研究已經(jīng)證實(shí)，ixmyelocel-T 通過(guò)多種機(jī)制聯(lián)合發(fā)揮作用。Henry等〔18〕對(duì)22例患擴(kuò)張型心肌病(DCM)后出現(xiàn)HF的患者通過(guò)心肌內(nèi)小切口進(jìn)行ixmyelocel-T給藥，患者的NYHA心功能分級(jí)、6 min步行實(shí)驗(yàn)、生活質(zhì)量均明顯改善；而類似的趨勢(shì)在對(duì)照組以及非HF患者中沒(méi)有出現(xiàn)。同時(shí)ixmyelocel-T給藥對(duì)于腦鈉肽等反映心衰嚴(yán)重程度的指標(biāo)也有較好改善作用。在一項(xiàng)隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照試驗(yàn)中，對(duì)NYHA分級(jí)Ⅲ～Ⅳ級(jí)、左心室射血分?jǐn)?shù)<35%、有癥狀的HF患者給予ixmyelocel-T治療，發(fā)現(xiàn)心血管事件發(fā)生率較對(duì)照組下降37%(P=0.034 4)，嚴(yán)重不良事件發(fā)生顯著減少(P=0.019 7)〔19〕。ixmyelocel-T在動(dòng)脈粥樣硬化疾病的發(fā)展中也有重要作用，它可以增強(qiáng)載脂蛋白介導(dǎo)的膽固醇流出保護(hù)心肌細(xì)胞〔20〕。目前正在進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于DCM導(dǎo)致HF患者的臨床研究〔21〕，入選對(duì)象為NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ級(jí)HF患者，伴左室射血分?jǐn)?shù)≤35%和自動(dòng)植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器，但不適合血管重建手術(shù)的患者，隨機(jī)通過(guò)導(dǎo)管經(jīng)心內(nèi)膜注射ixmyelocel-T或安慰劑，研究終點(diǎn)為兩組全因死亡率、治療1年后因HF導(dǎo)致的非計(jì)劃再入院次數(shù)。其研究結(jié)果同樣值得期待。

3 結(jié) 論

雖然心臟移植和機(jī)械循環(huán)支持等治療方法可在一定程度上改善HF患者癥狀，然而前者的缺陷在于不得不終身服用免疫抑制類藥物，后者過(guò)高的成本花費(fèi)及并發(fā)癥極大地限制了此類治療措施在臨床上的應(yīng)用。干細(xì)胞的治療可以改善左心室收縮功能、明顯減少嚴(yán)重不良事件發(fā)生，顯著提高患者生活質(zhì)量。但是在干細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)仍有很多有許多因素阻礙干細(xì)胞治療，包括細(xì)胞的存活、增殖和組織植入。隨著技術(shù)難題的攻克以及越來(lái)越多的臨床研究的開(kāi)展，干細(xì)胞將會(huì)成為一種有效的HF治療新方法。

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〔2016-11-04修回〕

(編輯 曲 莉)

國(guó)家自然科學(xué)基金(No.81570333，81470387)；湖北省科技支撐計(jì)劃(No.2015BKA340);2016三峽大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金(No.SDYC2016093)

楊 俊(1962-)，男，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事心血管疾病的臨床及基礎(chǔ)研究。

黃緯凌(1991-)，男，在讀碩士，主要從事心血管系統(tǒng)研究。

R54

A

1005-9202(2017)06-1538-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.06.104