干细胞治疗扩张型心肌病的研究进展

余 豪，应乐倩，俞楷博，杨 栋，张邢炜,

(1.杭州师范大学 医学院，浙江 杭州 310036； 2.杭州师范大学附属医院 心内科，浙江 杭州310015)

扩张型心肌病(dilated cardiomyopathy，DCM)是一类以左心室或双心室扩大伴收缩功能减退为特征的心肌病，目前尚缺乏特异的治疗方法，内科治疗仍以治疗心力衰竭为主，预后较差。近年来，通过干细胞补充损伤坏死的心肌细胞来治疗DCM成为研究热点。干细胞是形成机体各种组织器官的起源细胞，具有自我更新和多向分化的功能，按发育阶段和是否具有分化全能性可分为胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)和成体干细胞两大类，其中成体干细胞为多种组织和器官中存在的少量干细胞，如间充质干细胞[1]、造血干细胞等。

1 干细胞治疗DCM进展

1.1 治疗可能机理 干细胞治疗能改善心脏功能的可能原因为干细胞迁移到肌肉损伤部位参与损伤肌肉的修复及血管的再生；促进宿主细胞分泌促进血管生成的细胞因子；改善宿主心脏局部结构。干细胞发挥治疗效应的机制主要有三种：分化[2-3]、旁分泌效应[4-5]、细胞间融合[6]，其中旁分泌效应目前被认为是干细胞发挥治疗效应的首要机制[7]。用作治疗的干细胞分泌一系列细胞因子，如生长因子、趋化因子等促进组织特异性干细胞的分化，促进新生血管的生成。

1.2 胚胎干细胞治疗DCM 胚胎干细胞来源于早期胚胎组织，具有多向分化和高度自我更新潜能，能向三个胚层中几乎所有类型的细胞分化，是一种全能干细胞。Baba等[8]利用ESCs分化的Flk1+细胞可在体外有效转化为收缩性心肌细胞，将分选的Flk1+细胞移植到DCM模型小鼠心脏中，发现其在体内分化表达心脏标志物，并具有间隙连接且能产生心室动作电位。而Catelain等[9]将ESCs移植入具有渐进性和致命性DCM的小鼠心肌中，发现移植后小鼠心脏中未发现移植的ESCs及其分化细胞。Rupp等[10]诊治1例2岁的DCM患者，经常规治疗无效后选择干细胞移植，通过冠状动脉内注射患者自体骨髓祖细胞，发现左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)从干细胞治疗1个月时的24%增加到治疗3个月时的41%，治疗6个月时为45%；脑钠肽值从787 pg/mL降至191 pg/mL。Bergmane等[11]在7例患儿心肌内植入骨髓来源的祖细胞，平均基础LVEF为33.5%，6个月后 LVEF增加达54%，1年后达到54.5%；左心室舒张末期容积(left ventricular end-diastolic volume，LVEDV)平均下降13.05%；未观察到副作用或心律失常等其他主要不良心脑血管事件(major adverse cardiac and cerebral vascular events, MACCE)，或许可以成为小儿DCM的常规治疗手段。

1.3 骨髓干细胞治疗DCM 骨髓干细胞(mesenchymal stem cells, MSCs)是骨髓中存在的一类具有自我复制能力的多分化潜能的成体干细胞。近年来，临床做了大量的研究筛选合适的骨髓干细胞用于DCM移植，Hare等[12]将37 例DCM患者随机分配为两组，分别接受经心内膜自体/同种异体骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells, BMSCs)移植，对治疗前后左心室射血分数、明尼苏达州心力衰竭问卷调查表、6分钟步行实验(6 minute walking test, 6MWT)、主要不良心脑血管事件和免疫生物标志物进行分析，结果显示两组均较治疗前有改善，且同种异体组治疗效果优于自体组。Mushtaq等[13]将36 例非缺血性DCM患者随机分为两组，分别接受通过NOGA注射导管系统经心内给予自体/同种异体人BMSCs，结果显示同种异体BMSCs更为优选。Xiao等[14]将53 例LVEF减少(<40%)的DCM患者随机分为骨髓单核细胞(bone marrow mononuclear cell，BMMC)组、BMSC组以及对照组(等体积生理盐水)，在3个月的随访中，BMSC组LVEF、纽约心脏病协会(New York Heart Association，NYHA)心功能分级和心肌灌注显著改善；BMMC组LVEF和NYHA心功能分级与对照组相比有显著性差异，但左心室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic dimension，LVEDd)与对照组相比无显著差异。

1.4 CD34+干细胞治疗DCM CD34+细胞在功能和特性上与BMMC类似，可最终分化为心肌细胞，促进造血祖细胞增殖。另外，CD34+细胞可通过结合L-选择素而增加调节性淋巴细胞对血管内皮的粘附，增强心肌新生的能力。Bervar等[15]对38 例非缺血性DCM患者进行心内膜CD34+细胞移植，结果发现其可改善该组患者的舒张功能。Vrtovec等[16]将55 例DCM患者随机分为经冠脉内CD34+移植(移植组)和未接受干细胞治疗(对照组)，发现移植组改善了心室重构、获得了更好的运动耐力和潜在地改善了患者的生存。Lezaic等[17]对21 例非缺血性DCM患者经冠脉内移植CD34+细胞，研究表明治疗可改善非缺血性DCM患者心肌灌注，其反应性与基线时心肌灌注损伤程度成反比。

1.5 人脐血间充质干细胞(human umbilical cord blood mesenchymal stem cells，UCB-MSCs)治疗DCM 脐带血中含有大量非造血干细胞，此类干细胞很少表达人类白细胞抗原Ⅱ类抗原且免疫原性低，减少了出现排斥反应的风险。Gong等[18]将培养的UCB-MSCs移植到cTnTR141W转基因DCM小鼠中，发现小鼠心室扩张和收缩障碍得到改善，心肌细胞凋亡、纤维化及胞质空泡化减轻，且移植心脏中VEGF和IGF-1的水平升高。

1.6 Ixmyelocel-T治疗DCM Ixmyelocel-T是患者自体骨髓通过选择性扩增两种关键类型的骨髓单核细胞(CD90+间充质干细胞和CD45+CD14+自身荧光+活化巨噬细胞)的多细胞疗法，用于组织修复和再生。Patel等[19]将126 例由于缺血性DCM引起的NYHA分级III级或IV级症状性心力衰竭患者随机分为两组，分别接受经导管的心内膜注射ixmyelocel-T和安慰剂，发现两组左心室收缩末期容积(left ventricular end-systolic volume，LVESV)和LVEDV或LVEF均无明显变化，左心室腔尺寸无明显改变。而Henry等[20]发现使用ixmyelocel-T的心肌内注射可减少主要的MACCE，改善缺血性DCM患者的症状。Bartel等[21]的研究支持ixmyelocel-T拥有有效且安全治疗缺血性心血管适应症(包括关键肢体缺血)和DCM严重心力衰竭的潜力。

2 干细胞治疗DCM的移植方法

目前临床用于治疗DCM的干细胞移植方法主要有冠脉内注射、心肌内注射和经静脉注射等(见表1)。这些移植途径都可以使干细胞移植归巢至损伤的心肌组织, 但是又各有利弊。

表1 干细胞治疗扩张型心肌病的移植方法

3 展望

干细胞治疗中，骨髓干细胞自体采集后体外扩增可减少免疫排斥反应，在一定条件下可诱导分化为心肌样细胞，与宿主心肌细胞之间形成有效的耦联；同时可避免胚胎干细胞研究所面临的伦理问题；因此骨髓干细胞具有巨大的增殖潜力，可能是用于临床DCM细胞治疗的最佳种子细胞类型[14]。BMMC整合了几乎所有类型骨髓干细胞的特征，是临床中研究和使用最多的细胞类型。目前，胚胎干细胞与人脐血间充质干细胞应用于临床的相关研究较少，有研究提示其对治疗DCM有一定的促进作用[18]。在干细胞治疗DCM的众多移植方法中，以经静脉注射最为方便且安全，但需进一步研究使外周血干细胞定向迁移至心肌。干细胞治疗面临的另一挑战是潜在的免疫细胞排斥反应，Hare等[22]首次研究同种异体和自体MSCs治疗的安全性和疗效，发现同种异体MSCs可以减少心室重塑、改善患者心功能和生活质量。

干细胞治疗DCM从动物模型到成人临床试验，再发展到治疗小儿DCM，干细胞治疗作为一种崭新的疗法，为DCM治疗提供了新的方向。未来的研究方向可以尝试从新生儿期预防DCM，并从DCM相关遗传基因着手进行早期干预治疗。干细胞治疗DCM目前仍处于探索阶段，尚未有大规模、多中心、长期随机对照结果，且治疗中尚存许多问题，如输入体内的干细胞在心肌的“归巢”、整合、分化、损伤修复以及不良反应等，仍有待进一步研究。