干细胞移植治疗冠心病研究审慎前行

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尽管随着药物治疗、介入治疗和外科治疗水平的提高，急性心肌梗死的病死率有所下降，然而研究发现，成功接受再血管化治疗的心肌梗死患者中，仍有超过30％发生远期左室重构，引发心力衰竭。大量动物实验和临床研究表明，干细胞移植可以改善心脏功能，明显改善心肌梗死后患者临床症状和预后，成为目前冠心病研究领域的又一热点。
干细胞治疗冠心病的临床研究从2001年首次开展后，已经有超过2000例心脏病患者接受了或者正在接受干细胞治疗。大量循证医学证据表明，干细胞移植有助于改善急性心肌梗死、陈旧性心肌梗死及心肌梗死后心衰临床症状以及梗死后心脏收缩和舒张功能，阻止左室重构，有可能改善患者的远期预后。然而，还有一些临床研究和部分动物实验提示，干细胞移植远期疗效及安全性方面存在一定争议，使得目前的临床研究仍处于审慎状态。因此，针对临床研究中存在主要的问题开展相应研究，解决实际问题，成为今后着重研究的方向。
从干细胞移植过程来看，目前问题主要集中在两个方面：细胞类型、移植“微环境”。即“种子”和“土壤”问题。
▲如何得到最适合移植的细胞
多种细胞类型可以用于干细胞移植治疗，如胚胎干细胞、新生儿和胎儿的心肌细胞、胎儿的平滑肌细胞,AT-1心肌肿瘤细胞、成人自体心房肌细胞、皮肤成纤维细胞、骨骼肌细胞和骨髓细胞等。
最初选择骨骼肌卫星细胞来源的骨骼肌成肌细胞治疗心衰，主要是因为其来源广泛，可以从自体或者同基因型异体获得。而且与其他成体细胞相比，骨骼肌成肌细胞抗缺氧能力和增殖能力强。在完成了至少40项相关研究之后，骨骼肌成肌细胞第一个进入临床应用领域。
尽管组织学研究结果令人振奋，但是应该注意到骨骼肌成肌细胞移植仅仅到达左室区域的很少一部分。此外，安全性如新发心律失常也是其主要问题。
上个世纪90年代后期胚胎干细胞开始用于心脏修复治疗，尽管有研究发现这种细胞可以转化为心肌细胞，但后来也发现存在一定问题。首先，为了保持胚胎干细胞不分化，需要高难度的培养技术；其次，移植后自发分化为心肌细胞的效率很低。其他多种类型细胞分化为心肌细胞研究的快速进展也影响了此领域的深入研究。由于心肌细胞或胚胎干细胞受到免疫排斥和伦理道德的限制，因而在实际临床应用中受到限制。尽管如此，目前相关的动物实验和基础研究仍然认为它是最有可能应用于临床的细胞类型之一。
骨髓干细胞不存在免疫排斥反应问题，采集方便，被认为是最有希望的细胞移植类型。目前大多数类型骨髓干细胞的应用仍处于动物实验阶段，用于临床移植研究的细胞主要为自体骨髓单个核细胞和骨髓间质细胞。
与骨骼肌成肌细胞研究完全集中在慢性缺血性心脏病不同，骨髓干细胞临床研究约有一半涉及经冠脉细胞移植治疗急性心肌梗死。总体来说大多数相关研究得到有益的结果，认为骨髓干细胞移植可以改善心肌梗死后心脏功能和增加心肌灌注。同骨骼肌成肌细胞早期临床研究一样，我们还要谨慎对待这些研究，同时考虑到与细胞移植同时进行的再血管化（如PTCA和支架植入术）也会对结果产生重要的影响。
此外，有研究者最近试图改善移植的细胞“效力”，包括使用药物或细胞因子处理细胞或者联合细胞因子治疗。基因治疗联合干细胞移植可以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，这对于移植细胞存活和心脏功能改善都有重要意义。基因转染细胞能减少治疗所需的细胞数量，而且还能有利于干细胞的定向诱导分化。此外，联合治疗可以解决基因治疗中遇到基因载体病毒的免疫反应性所产生的毒性反应。当然，基因治疗联合干细胞移植也存在如选择载体的有效的转染率、治疗的安全性和准确性、移植后远期效率等问题。
▲如何使移植细胞发挥作用
干细胞移植的有效性问题，是否依赖于细胞数量、移植的时间，现有常用的经冠脉移植途径或者经心外膜注射途径是否有效，移植后细胞能生存多久，干细胞移植对于心脏功能的改善幅度多大等问题仍然没有一致的意见。
有关干细胞移植时机的问题是争论的热点之一。移植时机的选择直接影响到移植干细胞的存活。移植过早，可能会由于局部微环境恶劣致使大量移植的细胞死亡，影响移植效果；移植过晚，则局部损伤可能已不可逆，心室重构已形成。因此合适的移植时机至关重要。根据已有的动物研究结果，研究人员推测骨髓干细胞移植的最佳时机是7~14天。有研究人员分析了56例ST段抬高型急性心肌梗死患者发病后24小时、4天和7天时干细胞动员情况，发现在心肌梗死早期自身动员最显著，将协同外来的干细胞一起参与梗死区域心肌的修复。我们通过研究认为，心肌梗死后24小时是理想移植时间。我们的临床试验也证实，心肌梗死超急性期（24小时内）进行骨髓干细胞移植能明显改善心肌梗死患者近期（6月）和远期（4年）的缺血心脏功能和左室灌注。
再有就是干细胞移植是否适用于所有冠心病患者。有研究分析发现左心室射血分数（LVEF）低于49％的患者可能受益更多，也有研究发现对LVEF基线水平41%~42％的患者，没有发现移植组和对照组之间心脏功能改善幅度具有统计学意义差别，因此很多研究结果并不一致。《心脏》杂志近期发表的一些研究结果发现，对于LVEF严重低下的陈旧心肌梗死患者，在心肌梗死后一定时间内进行干细胞移植有可能改善其心脏舒张功能，但是对于收缩功能改善作用有限。需要指出的是，究中多数以左室功能作为研究终点，而左室功能评价手段不同（磁共振扫描、SPECT、心脏超声以及左室造影等）且缺乏统一的评价标准，各个研究间的数据很难进行比较。同时，基线LVEF评价的时间不同，从心肌梗死后3天至几周不等。一般来说，心肌梗死后1个月经过炎症反应期、心肌修复期以及瘢痕形成期等，LVEF变化幅度很大，如此大的基线LVEF确立时间跨度，无疑会影响最终LVEF变化值的评价。因此，如何界定最佳移植时机的选择区间，是否适用于所有的心肌梗死患者还需要进一步研究。
此外，关于干细胞移植后如何提高细胞的存活率也是影响干细胞移植治疗心肌梗死效果的一个重要因素。众所周知，心梗瘢痕区血供情况的好坏将直接影响到干细胞移植后的存活率，故目前有学者对如何促进瘢痕区的血管增生进行了深入的研究。有人认为细胞生长因子，如成纤维细胞生长因子(bFGF)及血管内皮生长因子(vEGF)，对缺血组织的血管再生具有重要的作用。我国学者杨跃进在近期《欧洲心脏病学杂志》上发表了其所在课题小组的研究结果。他们创新性地从改善细胞所处的移植后微环境角度，发现某些药物如阿托伐他汀可能有助于改善微环境从而提高细胞移植效率。
最后，关于安全性问题。目前多个关于干细胞移植治疗心肌梗死的荟萃分析结果显示，与对照组相比，干细胞移植不增加患者主要不良心脏事件(MACE)、支架内再狭窄、靶病变血运重建(TLR)、靶血管血运重建(TVR)、再住院率以及肿瘤等不良事件发生率，且可以显著提高患者的整体和局部心脏功能。
当然，现有临床研究大多数属于Ⅰ期临床试验，主要评价干细胞移植治疗冠心病的效果及可行性。虽然众多试验均表明骨髓干细胞移植后心脏功能有所改善，而且并不增加负性临床事件，包括致心律失常和支架内再狭窄等。但与急性心肌梗死研究一样，由于同时有血管重建等混淆因素参与，其结果的说服力被削弱。今后还需要在动物模型研究的基础上，继续进行更细致的随机对照研究。
（作者单位：复旦大学附属中山医院心内科 葛均波）