干細胞療法治療心力衰竭的研究進展

黃緯凌 楊 俊 楊 簡 楊 英

(三峽大學第一臨床醫學院心內科 三峽大學心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

干細胞療法治療心力衰竭的研究進展

黃緯凌 楊 俊 楊 簡 楊 英

(三峽大學第一臨床醫學院心內科 三峽大學心血管病研究所，湖北 宜昌 443003)

間充質干細胞;心力衰竭;間充質前體細胞

盡管目前在心力衰竭(HF)的治療有很大進展，然而由于HF患者的5年死亡率依舊超過50%，使其已經成為比癌癥更致命的疾病〔1〕。過去的10年中，干細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。多種類型的干細胞已被用于臨床前動物模型和人類在修復因HF損傷的心肌細胞中〔2〕。本文總結了目前臨床進行的圍繞干細胞治療HF的臨床研究進展，包括骨髓間充質干細胞(MSC)、骨髓間質前體細胞(MPC)以及ixmyelocel-T治療HF的作用及其機制，并對干細胞作為一種治療HF的新藥在前期臨床試驗中的結果進行簡單綜述。

1 干細胞在心肌細胞內作用機制

心臟修復過程目前有兩個理論：①損傷后的心肌細胞重新進入細胞周期開始增殖、壞死組織的再生與修復；②某些內源性心肌干細胞生長和分化，通過調節炎癥因子分泌或調節自分泌起效。上述兩種機制可能共同參與了心臟細胞再生〔3〕。MSC的調節作用是靠T細胞和其他細胞的免疫系統，如樹突狀細胞和巨噬細胞相互作用的過程。MSC釋放可溶性腫瘤壞死因子I(sTNFRI)抑制了凋亡信號通路在體內心肌細胞的激活，敲除TNF基因會阻斷MSC的抑制效應而激活病理過程，這解釋了為什么會發現腫瘤壞死因子(TNF)在健康的心臟濃度顯著增高〔4〕。MSC是一種成體干細胞，它兼具再生及抗炎作用，關于它是否是能有效分化成非中胚層細胞，如少突膠質細胞和神經元細胞是有爭議的〔5〕。目前尚無研究表明MSC具有顯著的分化能力。當靜脈注射MSC時干細胞并沒有像預期那樣抵達心臟組織內發揮作用，即使當MSC在急性心肌梗死后經冠狀動脈給藥，也只有6%的注入的細胞保持在心肌缺血部位，說明MSC很可能是通過旁分泌的方式改善心臟功能〔6〕。臨床試驗主要是利用MSC跨異基因屏障的能力定點到炎癥部位。MSC還可以通過修改抑制促使炎癥發生的細胞因子TNF-α、干擾素(IFN)-γ和增加抑制性細胞因子如白細胞介素(IL)-10的表達影響心臟修復〔7〕。

2 干細胞治療HF的臨床應用

2.1 MSC治療HF臨床進展 Bolli等〔8〕早在2011年對138例左心室射血分數<40%的HF患者進行試驗性治療發現，冠狀動脈內注入干細胞可以有效改善左心室收縮功能，且在改善HF患者遠期預后療效極佳。隨后在Heldman等〔9〕的一項對HF患者心肌內進行MSC注射安全性探討的試驗發現，給予19例患者MSC注射后沒有出現治療30 d以內的嚴重不良事件。1年以內的嚴重不良事件發生率為31.6%，明顯低于對照組的38.1%，而且MSC注射到心肌內顯著減少心肌細胞死亡(P=0.004)。然而MSC注射治療并未降低患者1年內的再入院率(P=0.85)。Bartunek 等〔10〕也發現，MSC療法在不產生心肌毒性的情況下顯著提高左室射血分數〔(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步行實驗距離(P<0.01)；顯著改善患者NYHA分級及生活質量。Mathiasen 等〔11〕對55例(37 例MSC與18例安慰劑)的重度HF患者完成了為期6個月的隨訪后發現，6個月內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步行試驗的距離兩組間無明顯差異。不僅如此，給予MSC治療后的患者中有6例(15%)因為心衰加重再入院，較對照組高。出現這一差異可能原因是，6 min步行實驗是患者根據自己可以承受的運動負荷來決定，并不是最大運動負荷，這一結果可能受患者主觀因素影響出現偏倚，兩項臨床實驗均出現治療后HF癥狀加重再入院可能與不是個體化給藥劑量導致藥物濃度低于患者需求引起心功能惡化有關。動物實驗發現，轉化生長因子(TGF)-β1可促進大鼠MSC向心肌表達，心肌內注入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MSC有協同作用，高濃度表現為抑制，其與MSC聯合應用于HF患者治療可能有廣泛前景，有待下一階段臨床試驗結果證實〔12〕。Askar等〔13〕將人的MSC細胞移植到小鼠的心肌細胞中進行電生理研究發現，增加MSC劑量會顯著導致去極化的傳導速度減慢(P<0.05)，這一過程可能促進心律失常發生，而有害影響的程度取決于MSC的劑量和分布格局。該研究認為應謹慎對心肌細胞移植的潛在不利影響，但到目前為止，圍繞MSC的相關臨床試驗尚未發現其導致嚴重惡性心律失常的事件發生。

2.2 MPC治療HF臨床進展 Ascheim等〔14〕給30例HF患者注射MPC后發現早期MPC心內膜注射可能有比MSC更好的臨床效果，因為MPCs分泌大量相關的生長因子和血管生成因子，如基質細胞衍生因子、肝細胞生長因子、胰島素樣生長因子、血管內皮生長因子。結果顯示，無論是在90 d還是1年后不良心血管事件發生的概率均未降低(P=0.96)，作者認為出現這一現象的可能原因是劑量不夠或樣本量過小。隨后進行的二期臨床研究〔15〕，納入60例HF患者，實驗組給予MPC心內膜注射治療，患者主要心臟不良事件(MACE)明顯低于對照組(22% vs 33%)，其中實驗組患者死亡率(4.4% vs 20%)較對照組也有明顯降低。

2.3 Ixmyelocel-T治療HF臨床進展 ixmyelocel-T是由包括巨噬細胞、粒細胞、單核細胞、淋巴細胞和MSC的細胞混合物組成。ixmyelocel-T刺激血管生成因子分泌，增強心肌細胞的遷移、增殖和血管形成〔16〕。因為它是一個混合的細胞治療，ixmyelocel-T被認為比起單細胞治療具有更強的生物活性，包括組織重塑、免疫調節、血管生成及內皮保護作用〔17〕。臨床前期的研究已經證實，ixmyelocel-T 通過多種機制聯合發揮作用。Henry等〔18〕對22例患擴張型心肌病(DCM)后出現HF的患者通過心肌內小切口進行ixmyelocel-T給藥，患者的NYHA心功能分級、6 min步行實驗、生活質量均明顯改善；而類似的趨勢在對照組以及非HF患者中沒有出現。同時ixmyelocel-T給藥對于腦鈉肽等反映心衰嚴重程度的指標也有較好改善作用。在一項隨機雙盲安慰劑對照試驗中，對NYHA分級Ⅲ～Ⅳ級、左心室射血分數<35%、有癥狀的HF患者給予ixmyelocel-T治療，發現心血管事件發生率較對照組下降37%(P=0.034 4)，嚴重不良事件發生顯著減少(P=0.019 7)〔19〕。ixmyelocel-T在動脈粥樣硬化疾病的發展中也有重要作用，它可以增強載脂蛋白介導的膽固醇流出保護心肌細胞〔20〕。目前正在進行的一項關于DCM導致HF患者的臨床研究〔21〕，入選對象為NYHA心功能Ⅲ～Ⅳ級HF患者，伴左室射血分數≤35%和自動植入型心律轉復除顫器，但不適合血管重建手術的患者，隨機通過導管經心內膜注射ixmyelocel-T或安慰劑，研究終點為兩組全因死亡率、治療1年后因HF導致的非計劃再入院次數。其研究結果同樣值得期待。

3 結 論

雖然心臟移植和機械循環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，后者過高的成本花費及并發癥極大地限制了此類治療措施在臨床上的應用。干細胞的治療可以改善左心室收縮功能、明顯減少嚴重不良事件發生，顯著提高患者生活質量。但是在干細胞治療的臨床試驗中發現仍有很多有許多因素阻礙干細胞治療，包括細胞的存活、增殖和組織植入。隨著技術難題的攻克以及越來越多的臨床研究的開展，干細胞將會成為一種有效的HF治療新方法。

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〔2016-11-04修回〕

(編輯 曲 莉)

國家自然科學基金(No.81570333，81470387)；湖北省科技支撐計劃(No.2015BKA340);2016三峽大學研究生科技創新基金(No.SDYC2016093)

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

黃緯凌(1991-)，男，在讀碩士，主要從事心血管系統研究。

R54

A

1005-9202(2017)06-1538-03；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.06.104