干细胞移植治疗缺血性心肌病的双面效应

王学文(综述)，朱智明(审校)

(解放军海军总医院心脏中心，北京100048)

心肌细胞属于终末期分化细胞，曾被认为是不可再生的，基于此原理，学术界认为梗死性心肌病引起的心室重构、心功能恶化将不可逆转。随着科学技术的发展，各种新技术的出现，尤其是2001年美国纽约医学院的Belteami等［1］在研究13例发作性心脏病7～17 h后死亡的患者时发现，受损部位心肌细胞重新分裂、增殖，表明这些心肌细胞存在有丝分裂活动，心肌细胞并非终末化组织。自此，心肌是否可以再生成为全世界学者研究的热点。蛋白、基因、细胞移植等治疗是近年来许多研究者试图探索的手段，并在基础研究方面取得了可喜成绩［2-4］。但是，随着对“心肌再生学”研究的不断深入，人们在肯定其潜在应用前景的同时，也注意到了该技术本身的不足。因此，在过去的10年间，心肌干细胞再生的研究并没有像人们所期望的那样取得辉煌的成绩，而是停留在一些基础理论和试验研究的阶段。现对干细胞移植治疗缺血性心肌病研究表现出的优势及存在问题进行综述。

1 优势效应

1.1 干细胞移植治疗急性心肌梗死 随着经济的发展，人民生活水平的提高，急性心肌梗死(acute myocardial infarction，AMI)成为近年来病死率较高的疾病，从而引起学术界的高度重视。常规的内科治疗不能从根本上解决心肌梗死高病死率的问题。20世纪以来，再生医学的发展对挽救濒死的心肌患者带来了革命性的启示。2004年首个随机对照研究试验证实经皮冠状动脉灌注和心内膜点状注射移植自体骨髓单核干细胞治疗AMI和慢性心力衰竭可使左心室心功能明显改善，且优于单纯经皮冠状动脉支架植入术［5］。Strauer等［6］选取 20 例AMI经常规冠状动脉再通、支架植入治疗的患者，分为对照组10例和治疗组10例，治疗组通过冠状动脉输入自体骨髓干细胞，移植3个月后随访发现治疗组梗死面积较治疗前明显下降［由(30±13)%降至(12±7)%］，小于对照组［由(25±8)%降至(20±11)%)］。同时仅有细胞治疗组梗死部位室壁动度较治疗前增强，左心室射血分数无显著性差异。REPAIR-AMI采用严格的随机双盲安慰剂对照的实验设计，选取204例患者进入试验，在AMI后的第3～7天给予移植骨髓干细胞或安慰剂［7］。4个月的随访结果显示，在细胞移植组的心脏左心室整体功能明显好于对照组;1年后，冠状动脉内骨髓干细胞移植组的联合终点事件(如死亡、再发心肌梗死、再血管化治疗)明显低于对照组。杨水祥等［8］应用自体骨髓干细胞移植治疗心肌梗死6例，随访4年，每半年随访1次，心电图、超声心动图和核素心肌灌注扫描结果显示:心肌梗死面积在干细胞移植3个月下降42.7%的基础上进一步缩小到8.03%，总梗死面积平均下降 50.73%，心脏射血分数增加至55.4%，冠状动脉造影无严重狭窄，也无须行血运重建的病变出现。近年来，随着干细胞移植治疗AMI的临床研究的开展，安全性、有效性等的相关远期随访资料逐渐发表，用于移植的干细胞种类及质量也不断改进，有望从中筛选出疗效更确切、治疗效果更好的种子细胞，如脐带华通胶间充质干细胞［9］。

1.2 干细胞移植治疗慢性缺血性心脏 Stamm等［10］进行了初期的临床研究，取骨髓CD133阳性细胞在搭桥手术时注射到梗死的边界区域，节段性室壁运动分析显示注射的局部心肌血供有明显改善，左心室内径和左心室射血分数有所提高，且未见明显不良反应，如室性心律失常。Assmus等［11］采用冠状动脉内注射自体骨髓干细胞和循环血前体细胞治疗陈旧性心肌梗死，结果显示，仅自体骨髓干细胞组患者左心室射血分数较治疗前显著增加，循环血前体细胞组和对照组均无明显变化。高连如等［12］采用自体骨髓单个核细胞移植治疗缺血性心肌病52例，其中AMI26例，慢性缺血性心力衰竭26例，24例对照，经过2年随访结果显示，干细胞移植可以改善慢性缺血性心力衰竭患者心功能，对AMI患者无左心室收缩功能改善的长期效果，仅限制了左心室的重构。2006年，又有多个关于细胞移植治疗缺血性心脏病的临床研究［13］，如 TOPCARE-CHD、MAGIC-CELL-3-DES、TOPCARE-AMI亚组研究、BOOTST试验18个月随访结果，BOOTST舒张功能试验等进一步证实了细胞移植的安全性和初步有效性。近年来有人提出将基因治疗和干细胞移植治疗联合应用，将基因修饰的干细胞移植到坏死心肌区域，替代坏死心肌细胞发挥功能，同时还能表达新生血管生成所需要的生长因子，从而有利于坏死区及周围血管的生成，这对移植细胞存活和心脏功能改善有重要意义。然而，Henry等［14］和 Kleimn 等［15］采用大样本临床试验(VIVA Tria、TIRST Tria)进行了Ⅱ～Ⅲ期双盲、随机对比观察，结果显示未得到逆转心室重塑，改善心功能的益处。基因治疗的Ⅰ期临床试验结果提示是安全、有益的［16］。但尚未进行随机的、安慰剂对照的临床研究。特别是基因病毒载体诱发的宿主免疫反应、基因载体的选择，基因长期表达能力以及基因表达的调控等诸多问题均尚待解决［17］。

基因转染细胞能减少治疗所需的细胞数量，而且还有利于细胞的定向诱导分化。将基因工程技术与细胞生物技术结合，为干细胞移植的基础研究提供新的思路。

2 劣势效应

目前，心肌干细胞移植治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病作为一种新的治疗方法仍存在较多的不确定因素甚至是安全隐患。

2.1 伦理方面 成体干细胞的可塑性是目前临床治疗性应用的基础，但一直备受争议。Terada等［18］将标记有绿色荧光蛋白的骨髓间充质干细胞与胚胎干细胞进行共培养，观察到形成绿色荧光蛋白+胚胎样干细胞后，这种争论与质疑便进一步受到人们的关注，引发了相关论战。研究表明［19］，胚胎源干细胞通过体外培养分化可形成心脏所有的心肌组织细胞，并与终末分化阶段的心肌细胞呈一致的细胞相互作用，可观察到初生润盘、桥粒、黏着斑和细胞间隙连接，但因其取材、培养等受到伦理、道德、法律等方面限制，在临床方面应用受到科学界的质疑。作为一种极具分化潜力及有前景的种子细胞，难免被人误用或者滥用。因此，寻找符合伦理要求且高质量的心肌干细胞移植源是干细胞移植技术质的突破。

2.2 实践方面 理论上干细胞具有分化为心肌细胞的可能，但多数基础结果表明，最终分化为完全相同的心肌细胞的干细胞并未获得，且定向向心肌分化很难控制。其存在的问题有:①移植细胞种类的选择;②细胞植入时间的确定;③移植细胞存活率的保障;④移植细胞和宿主细胞的相互作用;⑤对人体无损害又便于跟踪的移植细胞标志物的选择;⑥移植的最佳途径和能够改善心脏功能的最佳移植细胞数量;⑦干细胞移植的最佳临床适应证;⑧细胞移植后能否产生正常的心肌电-机械耦联，形成真正的功能合胞体的问题;⑨干细胞移植后是否会在宿主体内长期存活、增殖或分化等。干细胞移植在我国多个中心进行临床疗效研究，自体骨髓干细胞冠状动脉注射后造成医源性AMI偶有发生。因此，该技术的临床安全性及有效性仍有待进一步研究。

2.3 风险方面 干细胞移植治疗心肌病作为一种具有潜力的临床治疗方法，虽然已经进入临床研究阶段，但其潜在的风险也不容忽视。①干细胞胞分离培养技术仍不完善，体外培养有各种细胞混杂，无法达到完全纯化。②移植细胞的归巢、追踪和监测。③干细胞的安全性仍不容忽视。如2004年，Vulliet在犬的冠状动脉内注射骨髓间充质干细胞导致犬心脏潜在的微型梗死灶形成［20］。有研究发现骨髓间充质干细胞在体外培养可自发形成肿瘤样细胞。在人体临床试验中也观察到心律失常危险性的增加［21］。因此，探索新型干细胞的种子细胞及建立完善的细胞培养体系成为今后研究必不可少的途径。从经济角度看，细胞移植的研究投入了大量人力物力，尤其是进入临床研究阶段，其临床推广的可行性并未得到充分验证，若其不能改善远期预后、降低病死率，这种方法的研究从经济和实用角度将受到质疑。因此，多方面谨慎论证一种方法学的发展是必要的。

此外，有学者提出，干细胞移植后心功能的改善只是一种表现，有可能是移植后心肌局部微环境的改变引起心脏自我调节改变造成的结果，至于是否由少量再生心肌产生的功能改善，还缺乏足够的证据。高连如等［12］的实验结果也支持此推理。心律失常、免疫排斥反应、肿瘤形成、细胞分布的均衡性、细胞融合等负面效应也随着远期临床观察有陆续报道，这也是人们所担心的负面效应。

3 结语

干细胞研究对医学发展将会起到积极的推动作用，对防病治病有广泛的应用前景，但也要辩证地看待其实用性及治疗效果，要真正达到预想的目标，还要克服道德、伦理、理论、实践、应用等诸多方面的问题。需要全世界各国心脏中心联合试验，对此项技术提供更多的临床循证医学证据支持，以便临床医师能够理性地取舍治疗方式。

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