干细胞移植与冠状动脉旁路移植术

　　作者：刘立刚 魏翔 潘铁成 李军 潘友民 赵金平 作者单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院心胸外科，湖北 武汉 430030

　　【关键词】 干细胞移植;冠状动脉旁路移植术;心脏病

　　现代心血管疾病治疗技术有了显著的进步，冠状动脉旁路移植术(CABG)成为治疗缺血性心脏病的重要手段，它能够直接改善缺血心肌的血液供应而增强心肌收缩力、改善心脏功能。CABG联合其他左心室塑形手术以及β受体阻断剂、血管紧张素转化酶抑制剂、血管紧张素Ⅱ受体阻断剂等心血管药物已经在很大程度上改善了缺血性心脏病心力衰竭病人的生活质量。然而上述的治疗措施并不能解除心力衰竭的根本病因——由于严重的冠状动脉粥样硬化导致的心肌血供的不足以及不可逆的心肌功能的下降和细胞丢失。由于缺乏内在足够的修复机制，心脏开始了以进行性心肌纤维化和心肌细胞退变为特征的左心室重塑的恶性循环。为了解决这一难题，世界心脏病学专家在细胞及分子水平对此进行了许多有益的探索，其中促进心肌血管的再生和基于干细胞移植技术的治疗措施是最有希望的研究热点〔1，2〕。干细胞移植(stem cells transplantation)是以干细胞具有形成心肌细胞和(或)血管的潜能为理论基础，它有可能弥补心肌细胞的丢失、改善心肌的血液供应。

　　1 干细胞移植的研究状况

　　目前，干细胞的多源性及其分化潜能已得到证实。自体骨骼肌成肌细胞(autologous skeletal myoblasts)是第一个被纳入临床研究的干细胞〔3〕，其他研究较多的移植细胞包括：胚胎干细胞(embryonic stem cells)、胎儿及新生儿心肌细胞(fetal and neonate stem cells)、骨髓干细胞(bone marrow stem cells)、外周血CD34阳性细胞(peripheral blood CD34+ cells)、内皮祖细胞(endothelial progenitor cells)、心脏祖细胞(cardiac progenitor cells)以及成纤维细胞(fibroblasts)等〔4〕。骨髓源性干细胞具有分化成骨骼、造血细胞、心肌及内皮细胞的潜能，其中骨髓间充质细胞(bone marrow mesenchymal stem cell)是最有希望的干细胞，它具有分化成为心肌细胞以及通过分泌各种促血管生成的细胞因子参与修复病损心肌的潜力。骨髓源性内皮祖细胞在缺血组织新生血管形成方面发挥重要作用。在骨髓干细胞移植研究方面，已有多种表面蛋白被证实在细胞选择和修饰方面发挥作用，但是目前还没有找到能够用于鉴别骨髓源性干细胞的、统一的细胞标志物。最近的研究提示，ACC133、CD34、Lin及ckit有可能作为用于心肌再生的骨髓干细胞亚群鉴别的重要标志物。

　　2 单一干细胞移植治疗缺血性心脏病研究进展

　　近年来，干细胞移植作为单一手段治疗缺血性心脏病的临床研究国外学者报道较多。Tse等报道了用自体骨髓单核细胞移植治疗8例严重缺血性心脏病，他们通过NOGA系统左心室电机械描绘仪的引导将骨髓细胞注入心肌梗死区域，3个月后随访发现心肌缺血面积缩小、左心室心肌厚度得到改善〔5〕。Perin等报道了对21例无其他治疗办法的终末期缺血性心脏病的非随机Ⅰ期研究，14例病人接受了NOGA系统左心室电机械描绘仪的引导下经心内膜注入自体骨髓单核细胞，其余7例作为对照，4个月随访发现移植干细胞的梗死区域的心肌收缩功能得到改善〔6〕。Beeres等报道20例严重心肌缺血病例接受心肌内自体骨髓单核细胞移植治疗，随访3～6个月患者心绞痛症状消失，心肌灌注及左心室功能得到明显改善〔7〕。

　　目前干细胞移植治疗急性心肌梗死病例的临床研究也已经开展。经冠状动脉细胞移植径路具有创伤小、靶区容易定位的优势。Strauer等报道了10例经冠状动脉径路移植自体骨髓单核细胞治疗急性心肌梗死病例，这些病例均接受了经皮冠状动脉介入治疗，发现无灌注心肌面积明显缩小，左心室壁运动减弱及运动丧失的心肌面积比例亦明显降低〔8〕。Assmus等已经报告了TOPCAREAMI(transplantation of progenitor cells and regeneration enhancement in acute myocardial infarction)的随机研究结果，比较了骨髓单核细胞移植与血液循环中的祖细胞移植对心肌的修复作用，发现在提高心肌收缩功能及改善冠脉血流方面血液中的祖细胞移植同骨髓单核细胞移植一样有效〔9〕。Wollert等报道BOOST(Bone marrow transfer to enhance STelevation infarct regeneration)随机对照临床研究结果，60例患者被随机分组接受药物治疗和经皮冠状动脉介入治疗，伴或不伴有冠状动脉内CD34阳性骨髓单核细胞移植，6个月后心脏MRI随访发现骨髓细胞移植提高了左心室收缩功能〔10〕。

　　3 CABG联合干细胞移植治疗缺血性心脏病研究进展

　　自20世纪90年代以来，CABG治疗缺血性心脏病在国内外均得到了快速而广泛的发展。这一治疗手段在技术上已趋于成熟，治疗效果确切，是目前公认的治疗缺血性心脏病的最佳方式。干细胞移植作为辅助治疗手段治疗缺血性心脏病近年来亦成为研究热点之一。Hamano等报道将自体骨髓单核细胞移植于5例接受CABG的患者，1年后随访发现缺血区域的心肌灌注以及整体的心脏功能均有了显著的提高〔11〕。Stamm等报道了作为CABG的辅助治疗，12例病人接受了心肌内干细胞移植，移植干细胞为骨髓ACC133阳性单核细胞群，后来行铊201SPECT扫描提示：尽管梗死中心无活力部分始终未见改善，但是以前低灌注或无灌注区域心肌的血流供应得到明显的提高〔12〕。最近，Mocini等对36例新近发生心肌梗死病例进行了研究，18例患者接受了CABG和自体骨髓单核细胞移植联合治疗，另外18例仅接受CABG术作为对照，自体骨髓单核细胞移植采用新近心肌梗死区域直接心肌内注射方式，术后随访联合治疗组较单纯CABG组左心室射血分数明显改善，而术后心律失常发生率二组无明显差异〔13〕。Yaoita等〔14〕对10例OffPump CABG病例进行了骨髓源性单核细胞移植后行核素心脏扫描，发现移植干细胞的心肌区较未移植区心肌对锝(Tc)摄取明显增加。可见干细胞移植可以进一步改善心肌的微循环、增加心肌细胞数量，提高左心室的收缩力，这一点是CABG所无法达到的。另外，单纯的干细胞移植不能尽快改善缺血心肌的血液供应，不能在早期挽救濒临坏死的缺血心肌，这正是CABG的优势所在。因此，CABG联合干细胞移植对于治疗缺血性心脏病是非常有前途的治疗手段。

　　4 干细胞移植方式的选择

　　对于干细胞的移植途径，全身输入的方法有很大缺陷，因为移植细胞可以随血流到达靶器官以外的其他组织及器官。对靶区的针对性输注方法是达到预期治疗效果的理想的干细胞移植途径。经冠状动脉的细胞移植方法有较高的可操作性，但可能导致移植细胞在心肌内广泛种植。最近，一项对犬的心肌缺血模型的研究表明：经冠状动脉途径行骨髓间充质细胞移植会导致微梗死的发生。目前，在临床前以及临床研究中更多采用的是心肌内注入方式进行干细胞移植。由于外科手术输注方式仅仅限于需要外科手术干预的病例，故NOGA系统电机械描绘仪引导下的经心内膜干细胞移植方式被许多临床研究所采用。作为上述移植方式的补充，利用细胞因子诱导骨髓干细胞聚集于靶区的移植的方法正被临床研究广泛应用〔15〕。Kocher等研究发现IL8/Gro CXC化学因子可以通过与它在骨髓干细胞(内皮祖细胞或血管形成细胞)上的受体之间的相互作用，促使骨髓干细胞向缺血心肌区域聚集，促进心肌缺血区域新生血管形成〔16〕。但是，细胞因子治疗会带来许多相关的副作用，需要对此类病人进行仔细的监护。

　　5 目前干细胞移植研究存在的问题

　　目前的干细胞移植临床应用主要限用于确实能从此类治疗中获得益处的缺血性心脏病患者，如严重缺血性心脏病心力衰竭等。目前国外已经完成了评估骨髓干细胞移植对心脏修复效果的Ⅰ期临床对照研究，结果表明骨髓干细胞移植用于心脏修复是安全的、可行的。Tse 等报道12例严重缺血性心脏病患者接受了心肌内骨髓干细胞移植治疗，随访34～54个月未发现心肌内肿瘤形成、心肌钙化、疤痕形成或出现恶性心律失常等事件发生〔17〕。干细胞移植疗法能够重塑左心室室壁厚度、提高干细胞移植区域心肌的收缩功能、提高区域血流灌注以及改善整体心脏功能，但是这些研究受到研究人群及疾病特点多变的影响，很难结论性地得出骨髓干细胞移植的良好临床治疗效果。目前大多数研究结果缺乏安慰对照和盲法评估，而且还缺乏干细胞移植疗法对心脏功能改善的作用机制方面的数据支持。某些研究认为干细胞移植疗法是通过恢复左心室室壁厚度提高区域心肌收缩功能而到达改善心脏功能的目的。这种假说是以移植干细胞能够分化成为心肌细胞或促使新生血管形成而改善缺血区域心肌的血液供应为基础的。故鉴于以上特点，干细胞移植治疗缺血性心脏病的安全性及其临床效果还需要大宗病例研究证实。另外，在骨髓干细胞移植之前，还必须考虑到与年龄相关的骨髓干细胞增殖潜力和分化潜力下降的情况，即在治疗手段、细胞移植方法相同的前提下，病情接近的老年缺血性心脏病患者较相对年轻患者接受自体骨髓干细胞移植治疗后临床效果亦可以存在较大差异。

　　总之，应用干细胞移植联合CABG进行缺血性心脏病修复是一项有前途的治疗方法，它们二者有可能可以相互补充提高缺血性心脏病的治疗效果，改善病人预后。

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